Жоспар
1. Кіріспе
2. Процессорлардың классификациясы (CISC және RISC)
3. CISC и RISC процессорларының айырмашылықтары
4. CISC архитектурасына негізделген процессорлар
a)16 - разрядты процессор - i80286
ә) 32 разрядтылықтың жаңдануы
5. RISC архитектурасына негізделген процессорлар
a) UltraSPARC III процессорының архитектурасы және ерекшеліктері
ә) PowerPC G5 процессоры
б) Alpha-процессорлар
6. Биопроцессор архитектурасы
7. Қорытынды
8. Қосымшалар
9. Қолданылған әдебиеттер тізімі
Кіріспе
Бұл жұмыста мен микропроцессорлардың барлығы-дерлік түрлерімен
жақынырақ таныстыруға тырысамын. Кез-келген ЭЕМ-нің негізгі құрылғысы
болып орталық процессор болып табылады. Ол жадыдан программаның
командасын таңдайды да, оларды орындайды. Орталық процессордың
қалыпты жұмысы мынадай: ол жадыдан бірінші команданы оқиды, түрі мен
операндаларды анықтау үшін оны декодтайды, команданы орындайды, содан
кейін есептейді, декодтайды және келесі команданы орындайды. Осылайша
программаның орындалуы жүзеге асады. Әр процессор орындай алатын
өзінің командалар жиынтығымен сипатталады. Мысалы Pentium процессоры
Sun фирмасының SPARC процессорына арналып жазылған программаларды
өңдей алмайды, ал SPARC Pentium-ға арналып жазылған программаларды
өңдей алмайды.
Процессорлардың классификациясы (CISC және RISC)
Есептеу техникасының қазіргі даму кезеңінде компьютер өнеркәсібінде
қолданылатын командалар жиынының екі негізгі архитектурасы - CISC және
RISC.
CISC
архитектурасының
негізін
салған
өзінің
бастапқы
архитектурасымен IBM компаниясын есептеуге болады. Оның ядросы 1964
жылдан қазіргі уақытқа дейін қолданылып келеді. Мысалы қазіргі замаңғы
IBM ES/9000 мейнфреймдары.
Барлық командалар жиынтығы бар микропроцессорларды құрастыруда
(CISC - Complete Instruction Set Computer) өзінің x86 және Pentium
сериясымен Intel компаниясы көшбасшы болып табылады. Бұл
архитектуралар микрокомпьютерлер
нарығы үшiн стандарт
болып
табылады. CISC-процессорларына мыналар тән: салыстырмалы жалпы
тағайындаудың біраз регистрлерi; машиналық командалардың көп
мөлшері.Олардың кейбіреуі жоғары деңгейлi программалау тiлдерiнде
семантикалық аналогиялық оператормен жүктелген және көп тактіде
орындалады ; адрестеу тәсілдерінің көп көлемі; әр түрлі разрядты команда
форматтарының көп мөлшері; екi адрестi команда форматының
басымдылығы; регистр-жад типті өңдеу командаларының бар болуы.
Қазiргi жұмыс станциялары және серверлердiң негiзгі архитектурасы
қысқартылған команда жиынтығы бар (RISC – Reduced Instruction Set
Computer) компьютер архитектурасы болып табылады
Бұл архитектураның ұрықтары CDC6600 компьютерларына түбiрлерiмен
кетеді. Оны ойлап тапқан Торнтон, Крэй және т.б-лар жылдам есептеу
машиналарын құруда командалар жиынтығының қысқыртылуының
маңыздылығын аңғарды. Бұл архитектураны жеңiлдету дәстүрiн С.Крэй
барлығына таңымал Cray Research компаниясының суперкомпьютерлер
сериясында табыспен қолданды. Бірақ RISC ұғымы қазiргi оның түсiнуiнде
бiржолата компьютерлердiң үш зерттеу жобаларының базасында
құрастырылды:
IBM
компаниясының
801
процессоры,
Беркли
университетiнiң RISC процессоры және Стенфордс университетінің MIPS
процессоры.
IBM компаниясының эксперименталдi жобасын құрастыру 70-шi
жылдардың аяғында басталған, бірақ
оның нәтижелері ешқашан
жарияланбады және оның негiзiнде компьютерлер өнеркәсiптiк
масштабтарда
өндiрiлмедi.
Д.Паттерсон
1980
жылы
Берклидегі
әрiптестерiмен өз жобаларын жасап шығарды, олар RISC-I және RISC-II
атауларын алған екi машина. Бұл машиналардың бас идеясы мынада болды:
ақырын жадты жылдам регистрлерден айыру және регистрлі терезелерді
қолдану. Дж. Хеннесси 1981 жылы өз әрiптестермен стенфордтың MIPS
машинасына сипаттама жариялады. Оны өңдірудің негізгі аспектісі жүктеу
компиляторымен мұқият жоспарлау арқасында конвейерлiк өңдеулерді
тиiмдi iске асыру. Олардың барлығы
өңдеу командаларын жадымен
жұмыстың командаларын айыратын архитектураны ұстанды, және тиімді
конвейерлік өңдеуге тіреу жасады. Командалар жүйесi кез-келген
команданың орындалуы машиналық тактінің аз ғана көлемін алатындай
қылып құрастырылды (дұрысы-бір машиналық такт). Команданың орындалу
логикасы өнімділікті жоғарылату мақсатымен микропрограммалыққа емес,
аппараттық іске асыруға бағытталды. Командаларды декодтаудың логикасын
оңайлату үшiн тұрақты ұзындығы бар және тұрақты форматты командалар
қолданылды.
RISC- архитектураларының басқа ерекшелiктерiнiң арасында біршама
үлкен регистр файлының бар болуын атап өткен жөн. Ол үлкен көлемді
мәліметті көп уақыт бойы процессорлық кристаллдардағы регистрлерде
сақталуға мүмкiндiк береді және компилятордың регистрді айнымалыға
үлестіру жұмысын оңайлатады. Өңдеу үшiн көбіне үш адрестi командалар
қолданылады. Ол дешифрлеуді оңайлатудан басқа регистрге келесі қайта
жүктеусіз көп көлемді айнымалыларды сақтауға мүмкіндік береді.
Университеттiк жобалардың аяқталу уақытында (1983-1984 жылдар
аралығы) сонымен қатар аса үлкен интегральді кестелер пайда болды.
Архитектураның оңайлығы және оның тиiмдiлiгi, бұл жобалармен
расталғаны, улкен қызығушылық туғызды және RISC архитектураларының
1986 жылдан бастап белсендi өнеркәсiптiк iске асыруы басталды. Бұл
архитектура қазіргі күнде жұмыс станциялары мен серверлердің
дуниежүзілік компъютер нарығында
көшбасшы позициясында нық
орныққан.
RISC архитектурасының дамуы едәуiр дәрежеде оптимизациялайтын
компиляторларды жасаудың төңiрегiдегi прогресспен анықталды. Тек қана
компиляторлардың қазіргі замаңғы техникасы үлкен регистрлі файлды тиімді
пайдалануға, конвейерді ұйымдастыруға және командалардың жылдам
орындалуына мүмкіндік береді.
Сонымен қатар қазіргі замаңғы
компиляторлар
өнімділікті
жоғарылату үшін
басқа
ұтымдылық
техникасының артықшылығын қолданады. Көбіне RISC процессорында
қолданылады: бір уақытта бірнеше командалардың орындалуына мүмкіндік
беретін ұсталынған ауысымдардың және суперскалярлы өңдеудің іске
асырылуы.
Мынаны атап өткен жөн: Intel компаниясының (Pentium P54C және
кейінгі дәуірдің процессоры P6), және де қолдаушы-бәсекешiлер (AMD R5,
Cyrix M1, NexGen Nx586 және т.б) соңғы өнімдерінде RISCмикропроцессорларында істелінген идеялар кең қолданыста. Сол себепті
CISC және RISC арасындағы ерекшеліктер өшіріледі. Бірақ архитектураның
күрделiлiгi
және x86 командалар жүйесi оның негізіндегі процессор
өнімділігін шектейтiн бас фактор болып табылады.
CISC и RISC процессорларының айырмашылықтары
RISC-процессорлары келесі ерекшеліктерімен сипатталады:
 Күрделі және сирек қолданылатын нұсқаулар өшірілген;
 Барлық нұсқаулардың ұзындықтары бірдей. Ол процессорды басқару
күрделігін азайтады және команданы өңдеу жылдамдығын
жоғарылатады;
 Жадымен тікелей жұмыс істейтін нұсқаулар жойылған.Барлық
мәліметтер регистрге тек қана жадыдан жүктеледі және керісінше;
 Стекпен жұмыс істейтін операциялар жойылған;
 Параллельді есептеулерде конвейерді қолдану;
 Көп операциялар микропроцессордің бір тактісінде орындалады.
RISC-процессорының тактілік жиілігі CISC-процессорына қарағанда
жоғары. Сонымен қатар RISC – микропроцессорларында әр түрлі құрамдас
бөліктерінің әр түрлі тактілік жиілікте жұмыс істеуінің мүмкіндігі пайда
болды. Сондықтан процессордың тактілік жиілігін корсеткенде оның
максимальді жиілігі таңдалады.
CISC жалпыға тағайындаулы регистрлердің аз көлемімен және
машиналық командалардың көп мөлшерімен (атауы соған байланысты)
ерекшеленеді. CISC архитектурасының әлсіздігі ол 80 процент есептеулердің
20 процент командаға сәйкес келуіне байланысты. RISC процессорында осы
командалардың 20 проценті орындалғанымен , оларға күрделі программалық
қамтамасыздандыру керек. Көлемімен және машиналық командалардың көп
мөлшерімен ( атауы соған байланысты ).
CISC архитектурасына негізделген процессорлар
16 - разрядты процессор - i80286
i80286
1982 жылы Intel х86 жанұясының келесі өкілін шығарды: Intel i80286 процессоры, халықта “екілік” деп аталған. Бұл процессормен Интел массаға
қорғаныш режимін енгізбекші болды: 286 тасы оған кіруді қолдады. Оның
сипаттамалары: 134000 транзистор (1,5 мкм технологиясы), адрестеуі 16
Мбайт-қа физикалық жадыға дейін, виртуальді жады көлемі 1 Гбайт-қа дейін
адрестелу мүмкіндігі, 16-битті мәліметтер шинасы және 6 байтты командалар
кезегі, жиілігі 10 МГц-тан бастап. Қысқаша айтқанда, 2 маңызды заты болды:
қорғаныш режимі және 1 Гб-қа дейін виртуальді жады. 80-жылдардың
соңында бұл артықшылықтар 286-процессорында іске асқан жоқ. Бұл
Интелдің келешегі ғана болды , сонымен қатар дүние бұған әлі дайын болған
жоқ - негізгі ОЖ DOS болды ,анықтамасы бойынша реальді режимде ғана
жұмыс істейтін және сонымен қатар бірмәнді. Ал 1 Гб виртуальді жады
артық болды , әсіресе Пк-ның орташа винтінің ұзындығының 100 метр ғана
болғанын еске алсақ. Демек, қорғаныс режиміне өту үшін ерекше талаптар
енгізілген болатын, қайта өту тек қана reset кнопқасы арқылы ғана
орындалды. (Қосымша 4: CISC процессорларының оңайлатылған кесте
құрылғылары)
Intel pentium (P5)
1993 жылы
Интел
32-битті
процессордің жалғастырушысын
шығарды: Intel Pentium. Оның техникалық сипаттамалары: 3.1 млн.
транзистор қолданды, 0.8 мкм технологиясы, жиілігі 60-66 МГц; бірінші
дәрежелік кэш :16 Кб;аналық тақташадағы екінші дәрежелі кэш (1 Мб-қа
дейін), 64 разрядті мәліметтер шинасы (60-66 МГц); 32-разрядті адресті
шинасы. Socket 4 қолданды. Ең негізгі жаңалығы – суперскалярлік. Яғни
процессор бір тактіде конвейерден екі талапқа дейін шығара алды. Бірінші
кезеңнің пентиумдары (кодтық аты P5) кең таралымға ие болмады : 486
қарағанда олар өте қымбат болды, және сопроцессордың өндірісінде қателік
кеткен болатын.
32 разрядтылықтың жаңдануы
Intel Pentium 4 (Willamette)
Осы күнге Интел компаниясының 32-разрядтылықтардың тас
нарығындағы соңғы өнімі. Является идеологическим продолжателем рода
х86-тің ізгебасары болып табылады, бірақ Интелдің классификация жағынан
7 буынға жатады. SSE2 деп аталатын талаптар жиынтығының арқасында
процессордың программалық моделі тағыда кеңейтілді. Архитектурасында
да жаңадан жаналықтар пайда болды: NetBurst деп аталатын ядро
микроархитектурасына жаңа принциптер енгізілді,
олар бастапқыдан
жоғары жиілікке бағытталған (минимальді - 1,4 ГГц), жүйелік шинаның
жиілігі - 400 МГц. Шыныкерек, бұл ядродағы транзисторлардың саның 48
млн ға дейін көбейтуге алып келді , 0,18 мкм технологиясымен. Негізгі
бағыты - интернет және мультимедиялық құрылғылар. (Қосымша 3:
CPUID бойынша идентификациялау) [10]
AMD шығарған 32 разрядты процессорлар
Тек қана Интел өз процессорларын нарыққа шығармайды. Бұл фирмада
AMD деген үлкен бәсекелес компания болды. Олар мынандай тастарды
шығарды.
AMD Athlon (К7)
Бұл процессор 1999 жылы коп көрсеткіштері бойынша ең күшті деп
таңылды. Және қазіргі күні де таңымал болып табылады. Ізашарлардан бас
ерекшеліктері мынада: жаңа талаптардың енгізілуі, дауыс таңу жұмысының
іске асуы, бейнелер, цифрлік дыбыстарды шығару, софт-модемдердің
жұмысын тездетужәне т.б. Бұл процессордың әр түрлі ядроға негізделген
бірнеше моделі шығарылған болатын, бірақ программалық моделі өзгеріске
ұшырамады. Сонымен,бірінші модельдің атлоны мынандай болды: 0,25 мкм
технологиясы, бірінші кэш 128 Кб, алғаш рет екілік кэшпен алмасудың
программаланатын жылдамдығы енгізілді, ал оның көлемі 512 Кб-тан 8 Мбқа дейін;ол А слотының типін қолданды. Екінші атлон ағасынан
технологиясының 0,18 мкм-ға дейін кішірейтілуімен ғана ерекшеленді және,
соған сәйкес, тактілік жиілігінің жоғарылауымен. Атлонның үшінші моделі
қосымшалар мен өзгерістерге ие болған жоқ.Ал төртіншіге толық тактілік
жиілікте жұмыс істейтін және процессордың кристаллында орналасатын
екінші дәрежелік кэш енгізілген болатын, шыныкерек, 8-байттық
разрядтылыққа байланысты, ол үшіншісіне кэш жылдамдығы бойынша орын
берді. Сонымен қатар бекітілуі өзгеріске ұшырады:
енгізілді
(Socket-462). (Қосымша 2. AMD
параметрлерінің жиынтығының кестесі) [9]
А типті жаңа сокет
процессорларының
RISC архитектурасына негізделген процессорлар
UltraSPARC III процессорының архитектурасы және ерекшеліктері
Кесте 1. UltraSPARC III процессорының негізгі техникалық
сипаттамалары.
Технологиясы
25 um CMOS 6 металл қабаттары
Жиілігі
600+ МГц
600 МГц жиіліктегі өнімділігі
35+SPECint95, 60+ SPECft95
Кристалдың көлемі
330 мм2
Тұтынатын қуаты
70 Вт / 1.8 В
Транзисторлар саны
RAM - 12 млн. Logic - 4 млн.
Корпусы
LGA 1200 шығарымдар
Кесте 2. UltraSPARC III процессоры архитектурасының
ерекшеліктері (ұйымдастырылуы).
Орындаушы
құрылғылар
4 бүтін сандар, 2 малтымалылар
Конвейер
14 кезең
L1 кэштер (кристалды) 4-каналды мәлімететр кэшы — 64 КБ
4-каналды командалар кэш — 32 КБ
4-каналды таңдау алдыңғы — 2 КБ
4-каналды жазылым кэшы — 2 КБ
L2 кэштер (сыртқы)
1, 4 немесе 8 МБ тэгтердің кристалды кестесі
Интерфейстер
3 интегрелденген интерфейстер (жүйелік
интерфейс, негізгі жадысы бар интерфейс, L2кэшімен интерфейс)
Көппроцессорлықты
қолдау
Процессорлардың 1000+ ге дейін үлкейту
мүмкіндігі
Сыйысымдылығы
UltraSPARC-I,II пен толық программалық
сыйысымдылық
Архитектурасының қысқаша сипаттамасы
UltraSPARC III мықты жұмыс станциялары мен серверлерде
қолданатын жоғары өнімділік суперскалярлы микропроцессор. Ол
микропроцессор құрамының үлкейтілу жұмысына бағытталған. Оның
құрамына келесі негізгі функционалды блоктар кіреді:







Алты орындаушы құрылғылар (4 бүтін сандық және 2 малтымалы);
Көлемі 32 КБ және 64 КБ сәйкес мәліметтер және командалар кэш
жадысы;
Әрбіреуі 2 КБ көлемі бар алдыңғы таңдаулы және жазылым кэштері;
Жүйелік интерфейс;
Негізгі жадының контроллері ;
Екінші дәрежелік кэш контроллері (L2 кэші);
L2 кэш тэгтарының кестесі.
Орындаушы құрылғыларының функциялары келесі түрде беріледі.
Бүтінсандылар: 2 АЛУ (Integer ALU, ALU/Load), мамандандырылған
орындаушы құрылғы (Load/Store)және ағаштануды өндеу құрылғысы (Brach
Unit).
Малтымалылар: малтымалы арифметиканың/графиканың құрылғысы (FP
adder, FP mul/div/sqrt).
Кейін архитектурасының ерекшеліктері қарастырылады. Сонымен
қатар бұл процессорға анықтама беретін мезеттер мен жауаптар
таңдалады.[4]
Конвейер
Кез-келген
процессор
архитектурасының
негізін
конвейер
құрайды.Оның жұмысын түсінбей жоғарыда көрсетілген құрылғылардың
өзара әрекеттесуінің керектігі мен ретін ұғыну қиын.
UltraSPARC III-дің 14-сатылы конвейері бар. Бүгінгі күнге бұл сериялық
процессорлардың ішіндегі ең ұзын конвейер болып табылады. Шамамен
оның жартысы (6 сатысы) команданы орындау дайындығына кетеді,
соншалық — команданың орындалуына кетеді; соңғы екі сатысы —
аяқтаушы.
Конвейердің орындаушы бөлігі екі бөлімнен тұрады:бүтінсанды және
малтымалы. Екі бөлімі де бірдей ұзындыққа ие,бұл олардың жұмыстарының
келісуін жеңілдетеді.
Осыған ұқсас жауап (бүтінсанды және малтымалы арифметиканың
түзетілген конвейерлері) UltraSPARC микропроцессорларының алдыңғы
түрлерінде табысты қолданды.
Конвейердің көп сатылы болуы процессордың тактілік жиілігінің
көзжетерлік жоғарылауымен түсіндіріледі. Қысқағырақ орындалу фазалары
кристаллдағы ұзын байланыстардың пайда болуынан қорғайды.Олар өте аз
технологиялық нормаларда қосымша байқалатындай кедергілер енгізе
бастайды. Кэштен командаларды таңдау сияқты бір тактіге енбейтін
операциялар ұсақтау рперацияларға бөлініп екі тактіде орындалады.
Тағы бір ерекшелігін айтып кеткен жөн, ол бүтінсанды конвейердің
орындаушы бөлігіне байланысты. Бүтінсанды командалардың орындалуына
төрт такт бөлінеді, шынымен бұған аз уақыт кетеді (АЛУ командалары бір
тактіде орындалады). Бірақ, түзетілген конвейер қолданысқа түскен тәртіпте
шығыстағы шешімдерді алуға мүмкіндік береді.
Іске қосу командаларының орындалу тәртібі
Қазіргі
замаңның
процессорларына
қарағанда,
іске
қосу
командаларының орындалу механизмін қолданатын, яғни программадағы
орналасу тәртібіне байланысы жоқ, UltraSPARC III қатал тәртіппен жұмыс
істейді. Ойлап тапқандардың айтуынша, бұл процессор ядросының басқару
логикасы көлемін азайтады ( ол топологиясын құрастыруда көп мөлшерде
қолмен жұмысты қажет етеді), ол шапшаңдығына оң әсер етеді.
Сонымен, жаңа процессорда ,орындалуға командаларды іске қосу
программада орналасу тәртібіне байланысты орындалады. Процессор бір
уақытта алты команданың орындалуын іске қоса алады (орындаушы
құрылғыларының санына байланысты); шынымен, ортаесептелген сан бір
уақытта іске асырылатын командалар саны төртке тең.
Командалар таңдалғаннан кейін Командалар таңдалғаннан кейін 20
элементке (Instruction Queue) командалар буферіне (реті) түседі, сол жақтан
группамен сәйкес орындаушы құрылғыға бағытталады. Группадағы
максималды командалар саны — 6 ға тең. Группадағы барлық командалар
идентификация кодын алады, соған сәйкес конвейерден шығыста шешімдері
қосылады.
Жоғарыда айтылғандай,көп бүтінсанды командалардың орындалу
уақыты бүтінсанды конвейердің орындаушы бөлімінің ұзындығынан
айтарлықтай кіші. Бірақ бұл конвейер шығысына жеткенде ғана шешімдері
қолжетімді болады дегенді білдіреді. Негізінен орындалу сатысында
орналасатын қабылданданған мәліметтер шешім қабылданған соң келесі
тактіде басқа командалармен қолданылуы мүмкін. Мүмкін бұл жұмыс
істейтін регистрдің болуына байланыст. Онда барлық аралық есептеу
шешімдер сақталады және одан команда группасының орындалуы
аяқталғаннан кейін, бұл шешімдер архитектуралық регистр файлына
жазылады. Осылайша, конвейер тиімділігі байқалатындай жоғарылайды.
Ағаштануды болжайтын механизм
Ағаштануды болжайтын құрылғы кез-келгкен жоғары өнімді қазіргі
замаңғы микропроцессорың маңызды атрибуты болып табылады, бірақ әрбір
нақты жағдайда ол өзінше іске асады. Бұл құрылғының басты міндеті
программа ағаштануы кезіндегіконвейердің жұмысының нашарлануынан
пайда болатын істеме шығыстарды азайту. UltraSPARC III конвейеріне
дұрыстап қараса, дұрыс болжалмаған өтілімге қанша төлеу керегі байқалады.
Айыптау санкциялары жеті қосымша тактіден тұрады.
Бұл есепті шығаруда процессор құрастырушылары жеңіл біркезеңдік
механизмді қолдануды дұрыс деп санады (Alpha 21264-тың екікезеңдік
адаптивті механизміне қарағанда). Ол 16 К мәнді таблица түрінде,
орындалып қойған ағаштанулар туралы ақпараты бар және SPEC95
тесттерінде болжамның дәлдігін 95% -дай қамтамасыз етеді.
Ағаштануды болжайтын механизмнен басқа процессорда тағы да 8
мәнге қайтарым адрестерінің стектері қолданады, және де келесі жүретін
командалар кезегі (Sequential Instruction Queue), ол төрт командаға дейін
сақтайды (ағаштану командаларының кейінгілерін), бірақ альтернативті
жолға сәйкес келетін командаларды ғана. Егерде, болжалған ағаштану қате
болса, бұл кезектегі командалар сол мезетте бірнеше тактіні үнемдеп
орындалуға бағытталады. [7]
Микропроцессордың сыртқы интерфейстерінің іске асу ерекшеліктері
Есептеуіш жүйенің өнімділігі көп факторларға байланысты, олардың
ішінде процессордың тез жұмыс атқаруы — ең бастысы емес. Көп нәрсе
басқа жүйенің компоненттерімен өзара әрекеттестігін анықтайды.
Негізгі жадысы бар интерфейс
Процессор архитектурасы берілген жадыны жеке дара иеленуді
ойластырғандықтан, яғни оған басқа құрылғылардан тура кіруге
болмағандықтан, берілген каналдың максимал өткізгіш қабілеттілігіне жетуге
мүмкіндік туады. Оған кристалды жады контроллері қарастырылған. Мұндай
шешімнің келесідей оң жақтары бар.
Біріншіден, қосымша сыртқы компоненттердің қажеттілігі жойылады,
яғни процессордың жадымен жанасуы жеңілдейді. Бұл сонымен қатар
бағасының түсуіне алып келеді.
Екіншіден, өткізгіш қабілеттілігі жоғарылайды. Себебі каналдың
өнімділігі жадының параметрлеріне байланысты. Сонымен, 150 МГц тактілік
жиілігі бар SDRAM өткізгіш қабілеттілігі 2.4 ГБ/с-ке тең болады. [8]
PowerPC G5 процессоры
PowerPC G5 процессорының максимал жиілігі 2 ГГц-қа дейін жетеді.
Apple өзінің туындысымен жай мақтанбайды – стандартты тесттарға
қарағанда G5 ең соңғы Pentium 4-де және Xeon-ды да жасайды. Сонымен
қатар G5 көптеген таңымал қосымшаларда өзінің артықшылықтарын
көрсетті. Мысалға, Photoshop’та бәсекелестерін талай алыста қалдырды,
оларды өнімділік бойынша екі есе озды. Процессор Apple мен IBM-нің көп
уақыт бойы ынтымақтастығы арқасында ойлап табылды.
Alpha-процессорлар
Alpha процессорлары шынайы 64-разрядты RISC-процессоры. Оның
қолдану аясы кең, әйтсе де ол өзін жақсы көрсеткен тапсырмалардың жалпы
сипаты мынадай: ауқымдандыру, кері байланыстың жеделдігі, еңбек
сыйымдылығы мол, сенімділікпен қамтамасыз ету.
Ерекше сәулет көптеген параметрлер бойынша бірінші болуға
мүмкіндік береді. Alpha процессорының қалған RISC-процессорларынан
басқа да айырмашылықтары бар. Мысалы ,оның белгіленген нүктеден мықты
операцилық блогы бар, бұл әдетте RISC архитектурасы үшін мүмкін емес
жағдай.
Alpha-процессорлары басынан бастап шынайы 64-разрядты RISCпроцессорлары ретінде құрастырылды. 64-разрядты сәулетінің бірден бір
артықшылығы – аса кең адрестік кеңістік, бұл өз кезегінде қолданылушы
оперативті жадының көлеміне және қатқыл дисктегі адрестеуші бөлімінің
көлеміне тікелей әсер етеді. Оның кристалында тоғыз миллионнан аса
транзисторлар орналасады (оның 2 миллионы ядрода болса, қалғаны- кэшжадында) . Бұл сәулеттің бірегей ерекшеліктерінің ішінен жылжымалы
нүктедегі операциялар үшін тоғыз сатылы конвейер мен белгіленген нүкте
үшін жетісатылы конвейерді атап өтуге болады.
Эксклюзивті ноу-хауға кэш құрылымын жатқызуға болады. Ол
келесідей құрылған: бірінші деңгейлі кэш он алты килобайт көлемге ие және
тікелей бейнелеу технологиясымен жұмыс істейді (команда мен деректер
үшін сегіз килобайттан). Екінші деңгейлі кэштің келесідей ерекшеліктері бар:
үшканалды, жартылай ассоциалы, кристаллда орналасқан және тоқсан алты
килобайт көлемге ие. Процессор үшінші деңгейлі кэш-жадын қолданады
(бірден алпыстөрт мегабайтқа дейін).
Сонымен қатар, 128-биттық шинаның жадқа ашық кіру мұмкіндігі, 32
бүтінсанды регистр және жылжымалы нүктелі 32 регистрті атап өтуге
болады. Барлық деректік операциялар регистрларда жүргізіледі; процессор
бұйрықтары - 32-битті, аса қарапайым және бірізді форматқа ие. Бірінші
деңгейлі кеш жадына кәру бір ырғақпен жүргізіледі, екінші деңгейге кем
дегенде екі ырғақпен. Сонымен қатар,бір ырғақта процессор төрт бұйрыққа
дейін орындай алады. Одан басқа, кейбір өзіндік шешімдер конвейерлерді
тиімді қолдануға мүмкіндік,бұл операндардың жоқтығына байланысты тұрып
қалушылықты алып тастауға мүмкіндік берді. [3]
Alpha-жүйелері көптен облыстарда қолданылады, әйтсе де Alphaпроцессорлары базасында жүйелерді ең тиімді қолдану жоғары өнімділік пен
сенімділікті талап ететін есептерді шешу үшін жүзеге асырылады, мысалы:
 UNIX немесе Windows NT серверлары;
 Есептеуіш серверлар (құрастырылушы программалық кешендер үшін
бастапқы кодтарды программалаудың әр түрлі тілдерінде
компиляциялау);
 Деректер базасының серверлары (Oracle бастап кең қолданылушы
mysql және posgres аяқталады);
 Интернет www немесе ftp серверлары;
 Прокcи және Firewall серверлары;
 Геоақпараттық жүйелер үшін деректерді өңдеу станциялары;
 CAD/CAM станциялары;
 Баспа жүйелерінің станциялары;
 3D станциялары.
Нейропроцессорлар
Биологиялық прототип
Сенің миыңда не қызық бар? Ми құрылысы өте күрделі. Бірақ бұл
медициналық доклад емес, және мен де ғылымдар докторы емеспін,
сондықтан қарапайымдылық үшін мысықтармен түсіндірейін. Ми
миллиардатаған ұсақ есептеуіш элементтерден (нейрондар) тұрады, олар
сезім органдарымен және өзара арнайы жіптермен (аксондар) байланысқан.
Сезім органдарында пайда болатын импульстар дірліккен синапстар мен
дендриттер арқылы нейтроннан нейтронға беріледі. Әр нейрон кіруші
сигналды қабылдағанда оны өңдейді және ішкі жадайларға байланысты ,
сонымен қатар сигналдың деңгейі мен түріне қарай басқа нейрондарға жауап
қайтарады. Нейроннан нейронға сигналды жіберу жылдамдығы аса үлкен
болмағанына
қарамастан,
қабылданған
сигналдарды
өңдеуді
параллельдендіру нәтижесінде кіру сигналының қабылдануы арасы мен
нәтиже беру арасындағы жалпы уақыт өте мардымсыз.
Жасанды нейронның жұмысы сырттай биологиялық үлгiнiң жұмысын
еске салады: оған басқа нейрондардан ескертпе дабылдары түседi, олардың
маңыздылығы салмақтар матрицасына сәйкес
азайып немесе үлкейіп
отырады. Бұдан әрi барлық дабылдар сатылы функциямен орналасады және
өңделеді, шығарылады және басқа нейрондарға жiберiледi. [1]
Жұмыс принциптері
Керi қателiктi тарату әдiстi үйретуші көп қабатты нейрон желiсiнiң
ортақ жұмыс принципі төмендегiдей болады. Алдын ала белгілі нәтижелер
мен бастапқы деректер көмегімен жүйелерді үйретеміз оның кіреберісіне
кіруші сигналдарды жібереміз, ал шыққан кезде жүйедегі мәндерді нақты
нәтижелермен салыстырамыз, олардың айырмашылықтарына байланысты
ішкі нейрондарды түзетеміз.
Белгіленген қателіктер дәрежесімен
қанағаттандырарлық жұмысқа қол жеткізгеннен кейін оқытуды тоқтатамыз.
Енді жүйе нақты деректерді есептеуге дайын. Есептеу үшін жүйе оқыту
режимінен жұмыс режиміне ауысады. Кіреберіске деректер келіп түседі, олар
өңделеді,шыққан кезде белгілі ықтималдылықпен жауап аламыз. Осылайша
кері таратушы қарапайым нейронды жүйе жұмыс істейді. Шындығында
жауаптардың дәлдігін арттыратын және жүйелерді оқытуды жылдамдататын
көптеген әр түрлі әдістер бар. Сонымен қоса,есептер қатарын шешуде
нейрожүйелі алгоритмдер өзара түйістіріледі.
Нейротемір (Нейрожелезо)
Сонымен, нейропроцессорлар жайындағы ең қызықтысы. Ең алғашқы
болып нейрон жүйелерінің мүмкіндіктерімен және өндірісте қолданылуымен
қызыққан компания Intel болатын. АҚШ қорғаныс министрлігінің
қолдауымен нейропроцессорларды жобалау мен терең зерттеу жұмыстары
басталған болатын. 1989 жылы бірінші өндірістік нұсқасы көрсетілген
болатын i80170NX ETANN (Electrically Trainable Analog Neural Network).
Нейропроцессорлерде параллельденген архитектураны қолдану секундына
екі миллард операцияға дейінгі өнімділікке қол жеткізуге мүмкіндік берді.
Бұл процессор (және оның ізбасары - i80160NC) әр түрлі жүйелерде , оның
ішінде формаланбайтын шешімдерді қажет ететін есептерде аса табысты
жұмыс істеуде. Intel кейін басқа да әлемдік епетеуіш техника өндірушілері
тартылды. Motorola, Echelon, IBM, Siemens, Fujitsu және т.б. компаниялар өз
нейропроцессорларын шығарды.
Бұл жағдай бойынша Ресей табысы жайында ерекше атап өтуге болады.
1998 жылы әлемдік нейрочиптер нарығына "Модуль" фирмасы шықты, ол
NM6403 нейропроцессорын көрсетті. Оны жобалаған және жұмысқа енгізген
орыс инженерлері, бірақ нейропроцессор Samsung компаниясының қуатымен
өндіріледі.
NM6403 қолданылу аясы аса кең. Ол видео деректерді өңдеуде,
радиолокационды жүйелерде және криптографияда қолданылады. осы
нейропроцессор негізінде құрастырылған
"Трафик-Монитор" атты
аппаратты програмамлық кешен өте қызықты, ол уақыттың шынайы
масштабында жол қозғалысын ұйымдастырыу және реттеу үшін шешім
қабылдау үшін көлік ағының статистикалық сипаттамаларын өлшеумен
айналысады. Ол өтіп кеткен көлік құралдарының жалпы санын өлшеп қана
қоймай, оларды түрлері бойынша жіктей де алады.
NM6403 Нейропроцессоры
Нейропроцессор NM6403 келесідей сипаттамаға ие. Ырғақты
жылдамдық - 40 МГц, қоректену кернеуі - 3,0-3,6 В, қолданылушы қуат - 1,3
Вт. Процессордың негізгі есептеуші желілері: RISC-ды басқарушы ядро және
векторлы сопроцессор. Нейропроцессор өнімділігі 32-битты операндорлар
үшін секундына 120 миллион операцияны құрайды. Айтпақшы , бұл
процессорлар еркін саудада қол жетімді, аса қымбат та тұрмайды 50 жасыл
фантиктар көлемінде.
Биопроцессор архитектурасы
Сен білетіндей пернетақта арқылы ақпарат енгізу өте ұзақ, сол үшін
енгізілуші деректерді қабылдаумен айналысатын биодатчик ойлап табылды.
Ағуыздың түсі немесе формасы өзгерген кезде биопроцессор оны бірден
белгілеп алады, ол сигналды бастапқы түрден сандық түрге өзгертеді.
Мұндай процессор арнайы ақуыз ерітіндісінен тұрады, оның өзінің жай
күйін үздіксіз өзгертуге мүмкінгігі бар. Ол транзисторлық сандық тасының
аналогі. Ақуыз бөлшектері өз күйін лезде өзгерте алады (көбінесе түс).
Қалыпты жұмыс жасау үшін тез кері процесс қажет, яғни бөлшектердің
бастапқы жағдайына келу қабілеті. Ғалымдар көптеген ұзақ тәжірибе жасау
арқылы мұндай құрылымды өте ұзақ іздеді. Ақпаратты өңдеу процессі
бикфорд бауының жануына ұқсас, ол ішіне салынған оқ дәрі жанып
болғанша жалғаса береді. Елестетші, оқ дәрінің автоматты түрде қалпына
келу қасиеті бар, ал бау сақанадай тұйықталған. Мұндай жағдайда жану
керегіндей мәңгі болады. Ғалымдар мұндайды ойлап табу үшін ұзақ жүрді,
бірақ ақуыздың керек құрамын табу қиынға соқты. (керек реакцияны іздеу
1956 жылдары басталды).
Биопроцессор үш артықшылыққа ие, олардың көмегімен машиналар
архетектурасында қолданылады.
1. Тез істеу қасиеті. Жоғарыда айтылғандай , ол шапшаң түрде шешім
қабылдайды, ал бұл сандық процессор қолынан келмейді.
2. Сенімділік. Егер кремнилі процессор өз есептеулерінде қателік жіберуі
мүмкін болса, ал биопроцессор өз өзгертулерінде мүлдем қателеспейді
(максималды қатысты өзгеріс қателігі 0,001ден бастап 0,02% дейін).
3. Жинақтылық. Көлемдер өте кішкентай. Өндірушілер ақуыз құрамын
қабаттауды үйренуінің арқасында бұл тастың мөлшерін бір тамшы сумен
салыстыруға болатындай болды.
Шындығында , биопроцессорлардың да кемшіліктері бар. Біріншіден,
бұл еңбекті көп қажет ететін өндіріс, сонымен қатар қымбат баға. [2]
Қорытынды: Процессор әр команданы бірнеше қадамда орындайды:
1. Жадыдан келесі команданы шақырады және оны командалар регистріне
тасымалдайды;
2. Басқа командаға сілтеуге тиісті команда есептеуішінің орнын ауыстырады;
3. Шақырылған команданың түрін анықтайды;
4. Егер команда жадыдағы мәліметтерді қолданса, онда мәліметтердің
орналасуын анықтайды.
5. Мәліметтерді процессор регистріне тасымалдайды;
6. Команданы орындайды;
7. Келесі команданың орындалуын бастау үшін, бірінші қадамға қадамға
қайта оралады.
Бұл қадамдар тізбегі (таңдау - декодтау - орындау) барлық
процессорлардың негізгі жұмысы болып табылады.
Қосымшалар:
Қосымша 1.
Қосымша 1: PowerPC G5 процессорының архитектурасы
Екінші кезең кэші
L1 нұсқауларлар кэші
L1 мәліметтер кэші
Сұрыптау және декодтау
1
2
Ағаштану
3
4
5
Командалар кезегі
Velocity
Engine
1
Малтым
алы
нүктесі
бар
сандар
Бүтін
сандар
2
Жүктеу
Жүктеуд
ен
шығару
3
Шартты
регистр
4
Ағаштану
5
Қосымша 2: AMD процессорларының параметрлерінің жиынтығының
кестесі
Ядроның Шина- Кэ Кэ
Процес такт- ның ш ш
тік
сор
жиілігі L1, L2,
жиіліМГц Кб Кб
гі
МГц
Ядро
Процесс
ордың
Тех
Тоқ
Ұяш көзінің макс.тем
пература
процесс ық
сы
мкм
Кернеуі
град.
Athlon
XP
2167
3000+
333
н/ 51
д 2
Barton
0,13
Sock
et A
1,65
85
Athlon
XP
2083
2800+
333
н/ 51
д 2
Barton
0,13
Sock
et A
1,65
85
Athlon
XP
1833
2500+
333
н/ 51
д 2
Barton
0,13
Sock
et A
1,65
85
Athlon
XP
2167
2700+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red-B
0,13
Sock
et A
1,65
85
Athlon
XP
2083
2600+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red-B
0,13
Sock
et A
1,65
85
Athlon
XP
2000
2400+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red-B
0,13
Sock
et A
1,65
85
Athlon
XP
1800
2200+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red-B
0,13
Sock
et A
1,6
85
Athlon
XP
1773
2100+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red-B
0,13
Sock
et A
1,6
90
Athlon
XP
1667
2000+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red-B
0,13
Sock
et A
1,6
90
Athlon
XP
1533
1800+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red-B
0,13
Sock
et A
1,6
90
Athlon
XP
1467
1700+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red-B
0,13
Sock
et A
1,6
90
Athlon
XP
1400
1600+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red-B
0,13
Sock
et A
1,5
90
Athlon
XP
1733
2100+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red
0,13
Sock
et A
1,6
90
Athlon
XP
1667
2000+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red
0,13
Sock
et A
1,65
90
Athlon
XP
1600
1900+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red
0,13
Sock
et A
1,5
90
Athlon
XP
1533
1800+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red
0,13
Sock
et A
1,5
90
Athlon
XP
1467
1700+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red
0,13
Sock
et A
1,5
90
Athlon
XP
1733
2100+
266
12 25
Palomino
8 6
0,18
Sock
et A
1,75
90
Athlon
XP
1667
2000+
266
12 25
Palomino
8 6
0,18
Sock
et A
1,75
90
Athlon
XP
1600
1900+
266
12 25
Palomino
8 6
0,18
Sock
et A
1,75
90
Athlon
XP
1533
1800+
266
12 25
Palomino
8 6
0,18
Sock
et A
1,75
90
Athlon
XP
1467
1700+
266
12 25
Palomino
8 6
0,18
Sock
et A
1,75
90
Athlon
XP
1400
1600+
266
12 25
Palomino
8 6
0,18
Sock
et A
1,75
90
Athlon
XP
1333
1500+
266
12 25
Palomino
8 6
0,18
Sock
et A
1,75
90
Athlon
MP
2133
2600+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red-B
0,13
Sock
et A
1,65
90
Athlon
MP
2000
2400+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red-B
0,13
Sock
et A
1,65
90
Athlon
MP
1800
2200+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red-B
0,13
Sock
et A
1,65
90
Athlon
MP
1667
2000+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red-B
0,13
Sock
et A
1,65
90
Athlon
MP
1800
2200+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red
0,13
Sock
et A
1,65
90
Athlon
MP
1667
2000+
266
н/ 25 Thoroughb
д 6
red
0,13
Sock
et A
1,65
90
Athlon
MP
1733
2100+
266
12 25
Palomino
8 6
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
MP
1667
2000+
266
12 25
Palomino
8 6
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
MP
1600
1900+
266
12 25
Palomino
8 6
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
MP
1533
1800+
266
12 25
Palomino
8 6
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
MP
1400
1600+
266
12 25
Palomino
8 6
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
MP
1333
1500+
266
12 25
Palomino
8 6
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
MP
1200
1200
266
12 25
Palomino
8 6
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
MP
1000
1000
266
12 25
Palomino
8 6
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
1400
1400
266
12 25 Thunderbir
8 6
d
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
1333
1333
266
12 25 Thunderbir
8 6
d
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
1200
1200
266
12 25 Thunderbir
8 6
d
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
1133
1133
266
12 25 Thunderbir
8 6
d
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
1100
1100
266
12 25 Thunderbir
8 6
d
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
1400
1400
200
12 25 Thunderbir
8 6
d
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
1300
1300
200
12 25 Thunderbir
8 6
d
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
1200
1200
200
12 25 Thunderbir
8 6
d
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
1100
1100
200
12 25 Thunderbir
8 6
d
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
1000
1000
200
12 25 Thunderbir
8 6
d
0,18
Sock
et A
1,75
95
Athlon
950
950
200
12 25 Thunderbir
8 6
d
0,18
Sock
et A
1,75
70
Athlon
900
900
200
12 25 Thunderbir
8 6
d
0,18
Sock
et A
1,75
70
Athlon
850
200
12 25 Thunderbir
0,18
Sock
1,7
70
850
8
6
d
et A
Athlon
800
800
200
12 25 Thunderbir
8 6
d
0,18
Sock
et A
1,7
70
Athlon
750
750
200
12 25 Thunderbir
8 6
d
0,18
Sock
et A
1,7
70
Athlon
700
700
200
12 25 Thunderbir
8 6
d
0,18
Sock
et A
1,7
70
Athlon
650
650
200
12 25 Thunderbir
8 6
d
0,18
Sock
et A
1,7
70
Duron
1300
1300
200
12
64
8
Morgan
0,18
Sock
et A
1,75
90
Duron
1200
1200
200
12
64
8
Morgan
0,18
Sock
et A
1,75
90
Duron
1100
1100
200
12
64
8
Morgan
0,18
Sock
et A
1,75
90
Duron
1000
1000
200
12
64
8
Morgan
0,18
Sock
et A
1,75
90
Duron
950
950
200
12
64
8
Morgan
0,18
Sock
et A
1,75
90
Duron
900
900
200
12
64
8
Morgan
0,18
Sock
et A
1,75
90
Duron
950
950
200
12
64
8
Spitfire
0,18
Sock
et A
1,6
90
Duron
900
900
200
12
64
8
Spitfire
0,18
Sock
et A
1,6
90
Duron
850
850
200
12
64
8
Spitfire
0,18
Sock
et A
1,6
90
Duron
800
800
200
12
64
8
Spitfire
0,18
Sock
et A
1,6
90
Duron
750
750
200
12
64
8
Spitfire
0,18
Sock
et A
1,6
90
Duron
700
700
200
12
64
8
Spitfire
0,18
Sock
et A
1,6
90
Duron
650
650
200
12
64
8
Spitfire
0,18
Sock
et A
1,6
90
Duron
600
600
200
12
64
8
Spitfire
0,18
Sock
et A
1,6
90
Қосымша 3: CPUID бойынша идентификациялау
CPUID
(hex)
Аты
Кодтық аты
Технологиялық
процессі
Intel Corporation
040X
i80486DX-25/33
-
0.8 µm*
041X
i80486DX-50
-
1 µm*
042X
i80486SX
-
0.8 µm*
043X
i80486DX2
-
0.8 µm*
044X
i80486SL
-
0.8 µm*
045X
i80486SX2
-
0.8 µm
047X
i80486DX2WB (Write-Back
Enhanced)
-
0.8 µm
048X
i80486DX4
-
0.6 µm
049X
i80486DX4WB (Write-Back
Enhanced)
-
0.6 µm
050X
Pentium P5 A-step
-
0.8 µm
051X
Pentium P5
-
0.8 µm
052X
Pentium P54C
-
0.6 µm
053X
Pentium P24T Overdrive
-
0.35 µm
054X
Pentium MMX P55C
-
0.35 µm
057X
Pentium Mobile P54C
-
0.25 µm
058X
Pentium MMX Mobile P55C
-
0.25 µm
060X
Pentium Pro A-step
-
0.6 µm
061X
Pentium Pro
-
0.6 µm
063X
Pentium II
Klamath
0.28 µm
065X
Pentium II
Deschutes
0.25 µm
066X
Celeron
Medocino
0.25 µm
067X
Pentium III
Katmai
0.25 µm
068X
Pentium III E
Coppermine
0.18 µm
069X
Pentium M
Banias
0.13 µm
06AX
Pentium III Xeon
Cascades
0.18 µm
06BX
Pentium III
Tualatin
0.13 µm
070X
Itanium (IA-64)
Merced
0.25 µm
0F0X
Pentium 4
Willamete
0.18 µm
0F1X
Pentium 4
Willamete
0.18 µm
0F2X
Pentium 4
Northwood
0.13 µm
0F3X
Pentium 4
Prescott
0.09 µm
Advanced Micro Devices
043X
AMD486DX2
-
0.8 µm*
047X
AMD486DX2WB (WriteBack Enhanced)
-
0.8 µm*
048X
AMD486DX4
-
0.6 µm
049X
AMD486DX4WB (WriteBack Enhanced)
-
0.6 µm
04EX
5x86
-
0.35 µm
04FX
5x86WB (Write-Back
Enhanced)
-
0.35 µm
050X
SSA5 (PR75,PR90,PR100)
-
0.5 µm
051X
K5-PR120,PR133
-
0.35 µm
052X
K5-PR166
-
0.35 µm
053X
K5-PR200
-
0.35 µm
056X
K6
-
0.3 µm
057X
K6
Little Foot
0.25 µm
058X
K6-2
Chomper
0.25 µm
059X
K6-III
Sharptooth
0.25 µm
05DX
K6-2+, K6-III+
Sharptooth
0.18 µm
061X
Athlon
Argon
0.25 µm
062X
Athlon
Pluto
0.18 µm
063X
Duron
Spitfire
0.18 µm
064X
Athlon
Thunderbird
0.18 µm
066X
Athlon XP
Palomino
0.18 µm
067X
Duron
Morgan
0.18 µm
068X
Athlon XP
Thoroughbred
0.13 µm
06AX
Athlon XP
Barton
0.13 µm
0F4X
Athlon 64
ClawHammer
0.13 µm
0F5X
Opteron/Athlon FX
SledgeHammer
0.13 µm
Cyrix Corporation, VIA Inc.
044X
MediaGX
-
0.35 µm
049X
5x86
-
0.35 µm
052X
M1 6x86
-
0.35 µm
054X
GXm
-
0.35 µm
060X
M2 6x86
-
0.25 µm
United Microelectronics Corporation
041X
U5D (486DX)
-
0.8 µm
042X
U5S (486SX)
-
0.8 µm
NexGen Inc. (AMD)
050X
NexGen Nx586
-
0.5 µm
IDT/Centaur, VIA Inc
054X
C6 WinChip
C6
0.35 µm
058X
C2 WinChip
C2
0.35 µm
059X
C3 WinChip
C3
0.25 µm
060X
M2 6x86MX
-
0.35 µm
065X
VIA C3 (Cyrix III M2 core)
-
0.35 µm
066X
VIA C3 WinChip C5A
Samuel
0.18 µm
067X
VIA C3 WinChip C5B
Samuel 2
0.15 µm
068X
VIA C3 WinChip C5N
Ezra-T
0.13 µm
069X
VIA C3 WinChip C5XL
Nehemiah
0.13 µm
Rise
050X
mP6 iDragon
-
0.25 µm
052X
mP6 iDragon
-
0.18 µm
058X
mP6 iDragon II
-
0.25 µm
059X
mP6 iDragon II
-
0.18 µm
-
-
Transmeta
054X
Crusoe TM3x00, TM5x00
Қосымша 4: CISC процессорларының оңайлатылған кесте құрылғылары
Практикалық бөлім
Мазмұны: Басқару блогы ББ, операционды блок ОБ, интерфейстік блок ИБ.
Мақсаты: Кәдімгі процессор сұлбасының оңайлатылған құрылымымен
толығымен танысу.
Кәдімгі процессор сұлбасының оңайлатылған құрылымы
Процессордың үлкейтілген сұлбасының құрылымын үш негізігі блок
түрінде көрсетуге болады: басқару блогы ББ, операционды блок ОБ және
интерфейстік блок ИБ.
Басқару блогы таңдау, декодтау және операндалар адрестерін есептеу,
және де процессордың командаларын іске асыратын микрокомандалардың
ретін реттейді. Оның құрамында басқару құрылғысы , үзілу,
синхронизациялау бар. ББ кезектiегі команданың шақырылуы мен оның
типінiң анықталуына жауап бередi.
Операционды блок мәліметтерді өңдеу үшін арналған. Ол
арифметикалық-логикалық құрылғыны АЛҚ, ортақ тағайындау
регистрлерін ОТР және арнайы регистрлерді біріктіреді. АЛҚ
арифметикалық (қосу, алу және т.с.с) және логикалық (логикалық
ЖӘНЕ,НЕМЕСЕ және т.с.с) операцияларды орындайды.
АЛҚ-ның стандартты функциялары:
R=X+Y
R=X+Y+Cl
R=X – Y
R=X – Y – Cl – 1
R=Y – Х
К=Y – X – Cl – 1
R= – X
R= – Y
R=Y+1
R=Y – 1
R=PASS Х
R=PASS Y
R=O (PASS 0)
R=ABS Х
Х және Y қосылуы
Х және Y ті тасымалымен қосу
Х тан Y ті алу
Х тан Y ті қарызымен алу
Y тан Х ті алу
Y тан Х ті қарызымен алу
Х ті арифметикалық теріске шығару
Y ті арифметикалық теріске шығару
инкремент Y
декремент Y
Шешім Х операндасына тең
Шешім Y операндасына тең
Шешімді тазарту
Шешім Х тің абсолютті мағынасына тең
R=X AND Y
R=X OR У
R=X XOR У
Логикалық және (AND) Х және Y
Логикалық немесе (OR) Х және У
Шығарып тасталған логикалық немесе
(XOR) Х және У
Х ті логикалық теріске шығару
У ті логикалық теріске шығару
R=NOT Х
R=NOT Y
[11]
Регистрлер аралық шешімдерді, басқару командаларының кейбір түрлерін
және процессордың күйі жөніндегі ақпаратты сақтауға арналған ОБ-ның
жадысы болып табылады. Оның ішіндегі ақпарат процессордың ішінде
орналасқандықтан тез оқылады және тез жазылады. Регистрлер
процессордың түріне байланысты бірнеше оншақтыдан бірнеше жүзге дейін
болуы мүмкін. Көп көлемді регистрмен Risk-процессорлары, ал аз
көлемдімен Cisk-процессорлары сипатталады.
Төмендегі сипаттама тек 16-разрядты регистрлері бар 8086 және 80286
процессорларына ғана тән.
Мәліметтер регистріне мына регистрлер кіреді: AX, BX, CX және DX.
Мына команда
mov
BL,AH
AX регистрінің үлкен байтын BX регистрінің кішкентай байтына
жібереді.Сонымен қатар бұл регистрлердің екінші байттарына тимейді.
Айтып кетерлік, ең бірінші қабылдағыш-операндасы, содан кейін үтірден
кейін негізгі-операнда көрсетіледі.Яғни команда оңнан солға қарай
орындалады. [5]
Интерфейстік блок
процессорға жады мен перифериялық
құрылғыларды қосуға мүмкіндік береді. ИБ сонымен қатар жадыға тікелей
қатысуға мүмкіндік беретін каналдың функциясын атқарады. Процессор
интерфейсінде ақпараттық мәліметтер шинасы МШ, адрестер шинасы
АШ және басқару шинасы БШ бар.
Уақытша шешімдер мен айнымалыларды сақтауға арналған ОТР-дан
басқа процессорда бірнеше арнайы регистрлер бар. Солардың біреуі
командалар есептеуіші КОМ.Е деп аталады, онда команданың
орындалуына кезекте тұрған келесі адрес орналасады. Жадыдан команда
таңдалғаннан кейін командалар регистрі түзетіліп келесі командаға
сілтелінеді. Стэктік жадыны ұйымдастыруға арналған процессор регистрі
сілтегіш стэк СС деп аталады. Оның құрамында жадыдағы стэктің төбе
адресі бар. Стэктің құрамында орындалуы басталған,бірақ аяқталмаған әр
процедураға арналған бір фреймнан бар (мәліметтер облысындағы).
Процедураның стэйктік фрэймінде оның кіріс параметрлері және
регистрлерде
сақталады.
сақталмайтын
локальдық
және
уақытша
айнымалылар
Кез-келген команданың бірінші байты мәліметтер шинасы арқылы
оперативті сақтау құрылғысынан ОСҚ-дан командалар регистріне КР
түседі. Бұл бірінші байт операция түрін анықтайтын басқару блогына ББ-на
беріледі. Көбінесе ол команданың бірбайтты болуын немесе оданда көп байт
болуын анықтайды. Соңғы жағдайда қосымша байттар мәліметтер шинасы
арқылы ОСҚ-нан жіберіледі де, адрес регистріне АР немесе ОТР-нің бір
регистріне қабылданады. [6]
Мәліметтер адресінің регистрі АР жадының қарамағындағы командаға
арналған операнда адресінен, енгізу-шығару командаларға арналған порт
адресінен немесе аралық командаға арналған келесі команда адресінен
тұрады. ОТР регистрлерінде мәліметтермен жұмыс істейтін барлық
командаларға арналған операндалар болуы мүмкін. ОТР-нің арасында
барлық арифметикалық және логикалық операцияларға қатысатын арнайы
шешім регистрі ШР немесе аккумулятор бар. Көбінесе оның құрамында
операция орындалуының алдында операндалардың біреуі болады және
шешімді аяқталған соң қабылдайды. Барлық арифметикалық және логикалық
операциялар АЛҚ-да арифметикалық-логикалық құрылғыда орындалады.
АЛҚ-дағы шешімдер ШР-не немесе ОТР-дың әйтеуір бір регистріне
жіберіледі.
Процессорда белгілер регистрі бар БР.Оның разрядында
процессордың орындалатын кейбір командаларының шешімдерін, ағымдағы
программаның басымдылығын, процессордың жұмыс істеу режимін байқауға
болады (қолданушы немесе ядро режимі). Сонымен қатар БР құрамында
басқа да қызметтік ақпараттар бар. Көбіне қолданушы программалар БР
регистрін толығымен оқи алады, бірақ тек кейбір жолдарын ғана өзгерте
алады.БР
регистрі
жүйелік
шақырымдарда
және
енгізу-шығару
операцияларында үлкен рөл атқарады.
Басқару блогында ББ КР-нен түсетін команданың коды дешифрленеді
және талданады. ББ-да басқаруды беруге арналған шарттарды анықтайтын
АЛҚ-дан және аралық триггерден сигналдар түседі. Процессордың барлық
қалған компоненттері ББ-нан команданың орындалуына қажетті басқару
және синхрондайтын сигналдарды қабылдайды.
Қолданылған әдебиеттер тізімі:
1. Нейросети и их реализация: www.neuroproject.ru
2. Биокомпьютеры и биоинформатика: www.wetware.ru
3. Технология ALPHA: www.hp.ru/alpha/
4. Системы SPARC: www.sparc.spb.su/class/
5. Sun Microsystems: http://ru.sun.com
6. MAC’и: www.apple.com
7. Silicon Graphics: www.sgi.ru
8. Процессоры: http://yudenisov.narod.ru/eis/vol06/index.html
9. AMD: www.amd.com
10.Intel: www.intel.com
11.Хакер Спец «Не PC» январь 2004
Тест сұрақтары
1) Есептеу техникасының қазіргі даму кезеңінде компьютер өнеркәсібінде қолданылатын
командалар жиынының екі негізгі архитектурасы - ?
a) CISC және RISC.
b) Duron 1000 және Athlon 900
c) Athlon 1300 және Athlon 1200
d) Биопроцессор және нейропроцессор
e) CAD/CAM станциялары
2) CISC архитектурасының негізін салған ?
a) Intel компаниясы
b) Complete Instruction Set Computer
c) IBM компаниясы.
d) AMD
e) DOS
3) CISC архитектурасының ядросы қай жылдан бастап қолданылып келеді ?
a) 1992 ж
b) 1817 ж
c) 1965 ж
d) 1964 ж
e) 1981 ж
4) Д.Паттерсон 1980 жылы Берклидегі әрiптестерiмен өз жобаларын жасап шығарды, олар
?
a) RISC-I және RISC-II машиналары
b) CISK-I және CISK-II машиналары
c) RISC-I және CISK-I машиналары
d) CISK-II және RISC-II машиналары
e) CISK-I және RISC-II машиналары
5) RISC-процессорының тактілік жиілігі CISC-процессорына қарағанда ?
a) төмен
b) төрт тактілі
c) аз
d) екі тактілі
e) жоғары
6) CISC архитектурасына негізделген процессор ?
a) PowerPC G5 процессоры
b) Alpha-процессорлар
c) UltraSPARC II
d) i80286
e) i80100
7) RISC архитектурасына негізделген процессор ?
a) UltraSPARC III
b) i80286
c) Intel Pentium 4
d) AMD Athlon (К7)
e) i80200
8) Қай жылы i80170NX ETANN (Electrically Trainable Analog Neural Network)
нейропроцессорының бірінші өндірістік нұсқасы көрсетілген болатын ?
a) 1987 ж
b) 1989 ж
c) 1983ж
d) 1985 ж
e) 2001 ж
9) Биопроцессор үш артықшылыққа ие:
a) Тез істеу қасиеті, сенімділік, көлемі аз
b) Сенімділік, жинақтылық, көлемі аз
c) Тез істеу қасиеті, жинақтылық, көлемі аз
d) Көлемі үлкен, жинақтылық, сенімділік
e) Тез істеу қасиеті, сенімділік, жинақтылық
10) PowerPC G5 процессорының максимал жиілігі …
a) 3.1 ГГц-қа дейін жетеді
b) 1 ГГц-қа дейін жетеді
c) 2 ГГц-қа дейін жетеді
d) 1.7 ГГц-қа дейін жетеді
e) 2.3 ГГц-қа дейін жетеді
11) Арифметикалық (қосу, алу және т.с.с) және логикалық (логикалық ЖӘНЕ,НЕМЕСЕ
және т.с.с) операцияларды орындайды - ?
a) АЛҚ
b) ИБ
c) КОМ.Е
d) СС
e) ОТР
12) Интерфейстік блок процессорға …
a) жады мен перифериялық құрылғыларды қосуға мүмкіндік береді
b) жадыны ғана қосуға мүмкіндік береді
c) перифериялық құрылғыларды ғана қосуға мүмкіндік береді
d) Уақытша шешімдер мен айнымалыларды сақтауға мүмкіндік береді
e) Уақытша шешімдерді сақтауға мүмкіндік береді
13) Стэктік жадыны ұйымдастыруға арналған процессор регистрі … деп аталады
a) белгілер регистрі БР
b) сілтегіш стэк СС
c) командалар есептеуіші КОМ.Е
d) командалар регистрі КР
e) аккумулятор
14) Көп көлемді регистрмен - ... сипатталады.
a) Intel Pentium 4
b) UltraSPARC III
c) AMD Athlon (К7)
d) Risk-процессорлары
e) Cisk-процессорлары
15) Аз көлемді регистрмен - ... сипатталады.
a) UltraSPARC III
b) Intel Pentium 4
c) AMD Athlon (К7)
d) Risk-процессорлары
e) Cisk-процессорлары
16) UltraSPARC III қай архитектураға негізделген?
a) Risk
b) Cisk
c) Intel Pentium 4
d) Intel
e) AMD Athlon (К7)
17) i80286 қай архитектураға негізделген?
a) Intel
b) AMD Athlon (К7)
c) Cisk
d) Intel Pentium 4
e) Risk
18) 1982 жылы халықта “екілік” деп аталған процессор?
a) төрттік
b) үштік
c) бірлік
d) екілік
e) бестік
18) 1982 жылы шыққан, халықта “екілік” деп аталған процессор?
a) Intel i80286
b) AMD Athlon (К7)
c) Intel Pentium 4
d) Intel Pentium 3
e) Intel Pentium 2
19) 1982 жылы шыққан Intel i80286 прцессоры халықта қалай аталды?
a) төрттік
b) үштік
c) бірлік
d) екілік
e) бестік
20) Risk-процессорлары ... сипатталады?
a) Псевдокөптапсырмалармен
b) виртуальді жадысымен
c) аз көлемді регистрмен
d) көп көлемді регистрмен
e) қорғаныш режимімен
21) Alpha процессорлары неше разрядты?
a) 64
b) 32
c) 16
d) 8
e) 128
22) Барлық арифметикалық және логикалық операциялар ...
a) БР-да орындалады
b) АР-да орындалады
c) ОТР-да орындалады
d) АЛҚ-да орындалады
e) ББ-да орындалады
23) Мына команда
mov BL,AH
не істейді?
a) AX регистрінің үлкен байтын BX регистрінің кішкентай байтына жібереді
b) ВX регистрінің үлкен байтын АX регистрінің кішкентай байтына жібереді
c) ВX регистрінің кішкентай байтын АX регистрінің үлкен байтына жібереді
d) ВL регистрінің үлкен байтын АH регистрінің кішкентай байтына жібереді
e) ВL регистрінің кішкентай байтын АH регистрінің үлкен байтына жібереді
24) AX регистрінің үлкен байтын BX регистрінің кішкентай байтына жіберу үшін кандай
команда орындалу керек?
a) mov BX,AX
b) mov B,A
c) mov BL,AH
d) mov AH, BL
e) mov AX, BX
25) Процессорға жады мен перифериялық құрылғыларды қосуға мүмкіндік береді - …
a) Операционды блок
b) Интерфейстік блок
c) Басқару блогы
d) Арифметикалық-логикалық құрылғы
e) Ортақ тағайындау регистрлері
26) Х және Y қосылуы - …
a) R=PASS Y
b) R=Y+1
c) R=X+Y+Cl
d) R=X+Y
e) R=PASS Х
27) Шешім Х операндасына тең - …
a) R=PASS Х
b) R=Y+1
c) R=X+Y+Cl
d) R=X+Y
e) R=PASS Y
28) Шешімді тазарту- ...
a) R=Y+1
b) R=X+Y+Cl
c) R=X+Y
d) R=PASS Y
e) R=O (PASS 0)
29) R= – X нені білдіреді?
a) Х тан Y ті алу
b) Х ті арифметикалық теріске шығару
c) Шешім Х операндасына тең
d) Y тан Х ті қарызымен алу
e) инкремент Y
30) R=Y+1 нені білдіреді?
a) Х тан Y ті алу
b) Y тан Х ті қарызымен алу
c) инкремент Y
d) Х тан Y ті алу
e) Х ті арифметикалық теріске шығару
Сұрақтар
1) Процессорлардың классификациясы (CISC және RISC).
2) CISC архитектурасы.
3) RISC архитектурасы.
4) CISC и RISC процессорларының айырмашылықтары.
5) CISC архитектурасына негізделген процессорларға мысал келтір.
6) RISC архитектурасына негізделген процессорларға мысал келтір.
7) 16 - разрядты процессор - i80286.
8) Intel pentium (P5) процессоры.
9) 32 разрядтылықтың жаңдануы.
10) Intel Pentium 4 (Willamette) процессоры.
11) AMD Athlon (К7) процессоры.
12) UltraSPARC III архитектурасына қысқаша сипаттама бер.
13) Конвейер деген не?
14) Alpha-процессорлар.
15) Нейропроцессорлардың жұмыс істеу принципі.
16) Биопроцессор архитектурасы сипаттама бер.
17) Процессор команданы неше қадамда орындайды, және оларға анықтама бер.
18) Басқару блогы дегеніміз не?
19) Операционды блок дегеніміз не?
20) Интерфейстік блок дегеніміз не?