Знайте, Intuit, лекция за архитектура на микропроцесор и основните фактори, които засягат нейната

Анотация: Целта на лекцията се смята за един опростен модел на процесора, нейните компоненти. Проверяваме многостепенен модел памет, използването на регистри и памет, за предварително извличане на, клон прогноза. Конвейер. инструкции вектор. Многоядрени и паралелни инструкции за изпълнение. Разположение и съставител роля в процеса на създаване на ефективно прилагане.

Представяне на лекцията може да изтеглите оттук.

Опростен модел на процесора

Прототипът на веригата е частично описание фон Нойман архитектура, която има следните принципи:

За да направи по-лесно да се разбере какво модерна компютърна система. то трябва да се разглежда в развитието. Така че аз доведох тук най-проста схема, която идва на ум. В действителност, това опростен модел. Ние имаме определен контролер в процесора, аритметично логическо устройство. система регистрира, в автобуса система. което позволява комуникация между контролната единица и други устройства, паметта и периферните устройства. Управлението приема инструкции ги прави декодиране, контролира аритметично логическо устройство извършва трансфер на данни между регистрите на процесора, паметта. периферни устройства.

Опростен модел на процесора

• Управляващ блок (единица за контрол. CU)
• ALU (аритметика логическото устройство. ALU)
• системните регистри
• системна шина (Front Side Bus, FSB)
• памет
• периферия

Контролният блок (CU):

• изпълнява декодиране инструкции, получени от паметта на компютъра.
• Тя контролира ALU.
• осъществяване на прехвърлянето на данни между регистрите на процесора, памет, периферни устройства.

• Тя дава възможност на аритметиката и логически операции в регистрите на системата.

• определена част в паметта на CPU се използва за междинно съхранение на информация се обработва от процесора.

• се използва за прехвърляне на данни между процесора и паметта, както и между процесора и периферни устройства.

Аритметично логическо устройство се състои от различни електронни компоненти. което позволява да се правят операции на регистрите на системата. регистрите за управление на системата - това в някои части от паметта в процесора се използват за съхранение на междинни резултати се обработват от процесора. Системната шина се използва за прехвърляне на данни между процесора и паметта, както и между процесора и периферните устройства.

MP Висока производителност (микропроцесор) - един от ключовите фактори в конкурентната борба на производителите на процесори.

производителност на процесора е пряко свързано с размера на работата, изчисления, че тя може да изпълнява за единица време.

Изпълнение = брой на инструкции / Час

Ще разгледаме производителността на процесора, базирани на архитектурата IA32 и IA32e. (IA32 с EM64T).

Фактори, влияещи върху производителността на процесора:

Какви фактори влияят на изпълнението. Списък всичко, което идва на ум. Те са следните:

• Изпълнението на скоростта инструкция, пълнотата на основен набор от инструкции.
• Използването на вътрешните регистри на паметта.
• Качество на конвейер.
• Качеството на клон прогноза.
• Качество предварително извличане.
• Суперскаларна.
• Векторизиране. използването на инструкции векторни.
• Паралелното и множество ядра.

Процесорът се състои от компонент задейства по различно време и в него има таймер, който осигурява синхронизация чрез изпращане на периодични импулси. Неговата честота се нарича тактова честота на процесора.

Понеже процесорът има много различни електронни компоненти. който функционира независимо, за да се синхронизира работата си, така че да знае в кой момент е необходимо да се започне да се работи, когато трябва да изпълнява работата си и да се изчака, има таймер. който изпраща часовник. Честотата, с която се изпраща часовник - е с тактова честота. Има устройства, които управляват две операции за извършване през това време, обаче, тази синхронизация на сигнала на процесора е свързана и можем да кажем, че ако имаме този процент увеличение, а след това ние ще направим тези чипове работят с повече усилия и по-малко на празен ход.

Поради тези фактори, разработчиците обикновено не са в състояние да влияят, аз ги споменавам само.

Скорост на изпълнение и набор от инструкции

Производителността зависи от това колко добре реализирани инструкции, колко добре базово множество обхваща всички възможни задачи.

CISC, RISC (комплекс, риск архитектура)

Съвременните процесори Intel® представляват хибрид CISC и RISC процесори, преди да изпълни конвертираните инструкции CISC до по-прости RISC набор инструкции.

Скоростта на изпълнение на инструкции и пълнотата на основен набор от инструкции.

В действителност, когато архитекти дизайн процесори, те постоянно работят за подобряване на нейната ефективност. Една от задачите им е да се събират статистически данни, за да се определи. инструкциите или поредици от инструкции са ключови по отношение на производителност. Опитвайки се да се подобри производителността. Архитекти се опитват най-горещите ръководство, за да се направи по-бързо, за някои групи от указанията за извършване на специална инструкция, която ще замени този комплект и ще работи по-ефективно. От архитектура архитектура променя характеристиките на обучение, нови инструкции, които могат да се постигнат по-добри резултати. Т.е. Може да се предположи, че архитектурата на инструкция на базовата архитектура, създаден постоянно подобряване и разширяване. Но ако не посочите вашата програма ще работи на всеки архитектура. в молбата Ви ще бъде използван по подразбиране един набор от инструкции, който поддържа всички актуални микропроцесори. Т.е. най-добри резултати, можем да постигнем само ако е ясно за кои микропроцесора. при което задачата ще бъде изпълнена.

Апарати и RAM

Време за достъп до регистрите на най-малките, така че броят на наличните регистри влияе на работата на микропроцесора.

Разместени регистри (регистрирате разливане) - поради недостатъчен брой регистрира голям обмен между регистрите се натрупват и приложение.

С увеличаване проблем процесорна производителност, свързана с факта, че скоростта на достъп до външната памет е станала по-ниска скорост на изчисление.

Има две спецификации за описване на свойствата на паметта:

• време за реакция (забавянето) - броят на процесорни цикли, необходими за прехвърляне на данни от устройството с памет.
• Bandwidth (лента) - брой на елементи от данни, които могат да бъдат изпратени на процесора от паметта в един цикъл.

Два възможни стратегии за ускоряване bystrodeystviya- намаляване на времето за реакция или предварително да извлече желаната памет.

Апарати и RAM.

Следващата част от паметта - това е една обща памет. С нарастването на производителността на процесора, стана ясно, че най-тясното място на изпълнението е достъпът до RAM. За да се стигне до RAM, имате нужда от сто или дори двеста процесорни цикли. Това е, питам някои памет място в паметта, ще изчакаме двеста цикли, а процесора се използва.

Има две спецификации за описване на свойствата на паметта - това е времето за реакция, т.е. броя на процесорните цикли, необходими за прехвърляне на данни от устройството с памет и капацитет - колко данни елементи могат да бъдат изпратени на процесора от паметта в един цикъл. Изправени пред един проблем, ние имаме пречка е достъпът до паметта, можем да решим този проблем по два начина - или намаляване на времето за отговор, или да извлече предварително желаната памет. Това означава, че в момента ние ценим някои интересни променлива, но знаем, че скоро ще се нуждаете от нас, а ние вече сте поискали.

Кеш паметта се използва за намаляване на времето за достъп до данните.