Типы процессоров

 

 

Все существующие на сегодняшний день микропроцессоры можно условно разделить на 4 группы [4]: CISC (Complex Instruction Set Command) – с полным набором инструкций; RISC (Reduced Instruction Set Command) – с усеченным набором инструкций; VLIW (Very Long Integer Word) – со сверхбольшим командным словом; MISC (Minimum Instruction Set Command) – с минимальным набором инструкций.

Основные представители процессоров типа CISC – МП фирмы Intel представлены в таблице 3.2.

МП типа RISC содержат сокращенный набор наиболее часто используемых в программах инструкций. В том случае, если необходимо выполнить какую-то сложную инструкцию, МП собирает ее из простых. Особенностью этих МП является то, что все простые команды выполняются за одинаковое количество времени равное одному машинному такту.

ПРИМЕЧАНИЕ

RISC процессоры выпускаются различными фирмами: IBM (Power PC), DEC (Alpha), HP (PA), Sun (Ultra SPARC) и другими.

Наиболее известный представитель RISC процессоров – МП PowerPC (Performance Optimized With Enhanced PC) применяется в настольных и профессиональных решениях от компании Apple, однако недавно «яблочники» объявили о переходе на архитектуру Intel. МП RISC характеризуются высоким быстродействием, но программно не совместимы с процессорами CISC. Поэтому для запуска приложений разработанных для IBM PC совместимых ЭВМ на машинах типа Apple Macintosh требуется «эмулятор», что резко снижает их эффективность.

Таблица 3.2. Характеристики микропроцессоров фирмы Intel

Модель

Разряд-

ность данных/

адреса (бит)

Тактовая

Частота

(МГц)

Адресное простран-ство (байт)

Состав команд

Степень интегра-ции/ техпроцесс

Напряже-ние

Питания (В)

Год выпуска

4004

4/4

0,108

 

2 300/ 10 мкм

 

1971

8080

8/8

2

64К

 

10 000/ 6 мкм

 

1974

8086

16/16

4,77 и 8

 

70 000/ 3 мкм

 

1979

8088

8, 16/16

4,77 и 8

 

70 000/ 3 мкм

 

1978

80186

16/20

8 и 10

 

140 000

 

1981

80286

16/24

8-20

16М

 

180 000/

1,5 мкм

 

1982

80386

32/32

16-50

4G

 

275 000/ 1 мкм

 

1985

80486

32/23

25-100

4G

 

1,2 млн./

1 мкм

 

1989

Pentium

64/32

60-233

4G

 

3,3 млн./

0,5 и 0,35 мкм

5

1993

Pentium Pro

64/32

150-200

4G

 

5,5 млн./

0,5 и 0,35 мкм

5

1995

Pentium MMX

64/36

166-233

64G

+57 (MMX)

5 млн./

0,35 мкм

2,8

1997

Pentium II (ядро Katmai)

64/36

233-600

64G

MMX+(MMX2)

7,5 млн./

0,25 мкм

2

1997

Celeron (ядро Mendocino)

64/32

300-800

4G

MMX2

19 млн./

0,25 и 0,22 мкм

2

1998

Pentium III (Coppermine)

64/36

500-1000

64G

MMX+70

28 млн./

0,18 мкм

1,65

1999

Pentium III Xeon

64/36

500-1000

64G

MMX2

30 млн./

0,18 и 0,13 мкм

1,65

1999

Pentium 4 (Willamette)

64/36

1000-3500

64G

MMX2+144

42 млн./

0,13 мкм

1,1-1,85

2000

МП типа VLIW в отличие от суперскалярных CISC процессоров имеют существенно более простую схемную реализацию и опираются на программное обеспечение. Программисты не имеют доступа к внутренним VLIW-командам, поэтому все прикладные программы и операционная система работают поверх специального низкоуровневого программного обеспечения (Code Morphing), осуществляющее трансляцию инструкций CISC-процессора в команды VLIW. Упрощенная аппаратная часть VLIW позволяет существенно снизить размеры МП и обеспечить пониженное тепловыделение и энергопотребление.

VLIW процессоры выпускает фирма Transmeta – МП под торговой маркой Crusoe, первый МП VLIW от Intel на ядре Merced использовал полный набор инструкций IA-64, эта технология называется EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing – вычисления с явной параллельностью инструкций).

ПРИМЕЧАНИЕ

К VLIW процессорам можно отнести ожидавшийся к появлению в 2002 году МП Elbrus 2000 – E2k, разработанный российской компанией «Эльбрус». Он имел небольшой размер (полностью скрывался за монетой 1 рубль). На данный момент все разработки компании, а также ее сотрудники трудятся на благо корпорации Intel.

Значительная часть научных и технических вычислений предполагает работу с векторами, вместо скалярных величин, что значительно упрощает вычисления. Рассмотрим две модели организации вычислений больших научных программ – массивно-параллельный процессор (array processor) и векторный процессор (vector processor). Массивно-параллельный процессор состоит из большого числа сходных процессоров, выполняющих одни и те же вычисления с разными наборами данных. Он представляет собой структуру, состоящую из нескольких секторов, представляющих собой решетку NxN элементов процессор/память. Каждый сектор имеет свой собственный блок управления.

ПРИМЕЧАНИЕ

Первый в мире массивно-параллельный процессор – ILLIAC IV (Университет Иллинойса), имел решетку 8х8 элементов процессор/память (один сектор, предполагалось построить 4 сектора) с быстродействием 50 млн. операций в секунду. Векторные процессоры выпускает небезызвестная Cray Research, основателем которой был Сеймур Крей.

Отличие векторного процессора состоит в том, что все операции сложения выполняются в одном блоке суммирования, который имеет конвейерную структуру. Этот процессор имеет векторный регистр, состоящий из набора стандартных регистров. Эти регистры последовательно загружаются из памяти при помощи одной команды. Команда сложения попарно складывает элементы двух таких векторов, загружая их из двух векторных регистров в суммирующее устройство с векторной структурой. В результате из суммирующего устройства выходит вектор[6].

 


Лекция добавлена 28.02.2013 в 00:52:19