Контрольная работа по "Информатике"

              Pentium 4 процессоры

Pentium  4  процессоры 2000жылы шығарылған және 1,3-тен 1,5 ГГц-ке дейінгі тактылы жиіліке ие. Ол ММХ және SSE командаларымен бірге IA-32 командаларының барлық жиынын қолдайды. SSE(SSE2) командаларының кеңейтіген жиыны жылжымалы үтірі бар екі  64-разрядтық санды өңдеуге немесе 12- разрядтық ХММ регистрлерінде сақталған екі 64- разрядтық бүтін сандарды өңдеуге мүмкіндік береді. Мұндай ұзын бүтін сандар шифрлау және кері шифрлау үшін қолайлы деректерді қорғау функциялары бар қосымшаларда орындалатын операциялар. Тактылы жиілікті жоғарылауға қысқа деңгейлері  бар конвейлерді қолдану арқылы жетеді сонымен бірге схемалар өндірісінің технологиялары мен құрылымдарын жетілдіру арқылы.

     Процессор құрамына командалау мен деректер үшін деңгейлі бөлек кэштер енеді. Деректер кэші көлемі 8 Кбайтқа ие, 4-арналы көптік –асса циативті құрылымға ие және әрбіреуі 64 байт блоктардан тұрады.  Календалар кэші командалар ағынының кері кодталған сегменттерін сақтау үшін арналған. Олардың құрамына бастапқы программаның бір енмесе бірнеше тармағы енуі мүмкін. Сегментер қайталанған кезде программа тез жүреді, бірақ әрбір рет программаның бір тармағына көшудің ақиқаттылығы тексеріледі. Бұл стратегия қадағалаумен бірге кэштеу деп аталады. Кері кодталған командалар микрооперциялар түрінде берілген. IA-32 әрбір командасы сегізге дейінгі микрооперацияларды анықтай алады. Қадағалаумен бірге кэштеуде 12 мыңға дейін микропроцессорлар енетін командалар ағынының сегменттер көпшілі орналасуы мүмкін. Микросхемаға интегрирленген екінші деңгейлі кэш көлемі 256 Кбайт 128 байттық блокттардан тұрады және 8 – арналы көптік ассоциотивтік құрылымға ие. L1 және L2 кэштерінің арасындағы бірігу деректердің қамтамасыз етеді, ал Pentium III  процессорларында бұл параметр 16 Гбайт\сек – қа тең.

Advanced  Micro  Devices IA-32 процессорлары IA-32 архитектурасы негізіндегі процессорлар Intel командаларымен, соның ішінде Advanced  Micro  Devices IA (AMD) бәсекестік басқа командалармен өндіріледі.2000 жылы AMD 12 ГГц тактылы жиілікте жұмыс 12 істейтік Athlon процессорларын шығарады, яғни берілген көрсеткіш бойынша Intel Pentium 4 процессорларын қабылдайды. Athlon  –бұл суперскалярлы процессор, оның екі деңгейдегі кэштері процессор микросхемасында орналасқан. Командалар кэші мен нұсқаулар кэшіне бөлінетін бірінші деңгейлі кэш жалпы сыйымдылығы 128 Кбайтқа ие екінші деңгейлі кэш – сыйымдылығы 256 Кбайт.DDR DRAM типі негізгі жады мен процессор арасындағы интерфейс деректерді берідің 2,1Гбайт\сек  максимал жылдамдығын қамтамасыз етеді. Енгізу – шығару жүйелік шинасының протоколдары осы шинаны 200 немесе 266 МГц жиілігіндегі жұмысын қамтамасыз етеді.

Power PC  процессорлар  жиыны

1990 жылдардың  басында IBM , Motorola  және Apple  компаниялары  бірге отырып дербес компьютерлер  мен жұмыс станциялары үшін RISC  типті процессорлар жиынын өндіреді, ол Power PC атауына ие болады. Power PC процессорлары программада берілген және жадыда таңдалған.Бұл функция параллель түрде командалардың үлкен санын орындауға мүмкіндік береді. Әрине, есептеулердің дұрыс нәтижелерін алу үшін қосымша басқарушы схемалар талап  етіледі. Pentium процессорында сияқты Pentium PRO  –да ауысулардың динамикалық болжауы жүргізіледі, оның мақсаты – параллель жұмыс істеуге арналған командаларды алдын – ала таңдау. Шина мониторингінің сыртқы схемалары Pentium PRO  процессорын мультипроцессорлары жүйелерде қолдануға мүмкіндік береді. Бұл схемалар жалпы деректермен сәйкес кэш жадыда уақытша сақталған бірнеше процессорларды келтіру үшін қызмет етеді.

Регистрлер жиынтығы

Power PC aрхитектурасында  жалпы мақсаттағы 32 регистр және жылжымалы үтірі бар деректер үшін 32 регистр анықталған. Жылжымалы үтірі бар регистрлер ұзындығы 64 битке ие. Жылжымалы үтірі бар сандарды беру I IEE стандартына сәйкес.  Power PC aрхитектурасында 32-разрядтық сияқты жұмыс істеудің 64-разрядтық режимдері анықталған. Жалпы мақсаттағы регистрлер өлшемі режимдердің қайсысы нақты процессорда жүзеге асырылғаны бойынша анықталады.

   Жады адресінің режимдері

Жады байт бойынша  адресоцияланады оған қатынау жүктеу және сақтау командалары көмегімен  орындалады,олар операнд –деректерді жадыда регистрге және кері бағытта көшіруді жүзеге асырады. RISC  концепциясына сай индексті адресацияның жай формалары қолданылады.орындаушы адрес базалық регистр мәнінің индекске қосылу арқылы генерирленеді. Қажет болғанда орындаушы адрес санау операциясы келесі операндалар жиынын жадының адрестер тізбегі бойынша жеңілдетілуі үшін қайтадан базалық регистрге жүктелуі мүмкін. Бірнеше операндаларды бір уақытта көшіруге арналған арнайы командаларда көптеген нұсқалар бар, бұл түрлі типті жән өлшемді операндаларды көшіру кезіндегі үлкен иілгіштікті қамтамасыз етеді.

Негізгітер әдебиет: [1] – 31- 800 c, [2] – 15-600 c

Бақылау сұрақтары:

1. PnP(plug-and-play) дегеніміз не?
2. PCI  шинасының саңылауындағы C/BE контактісіндегі сигнал мақсаты қандай?
3. PCI  шинасы үшін BIOS кеңейтілуі қандай түрде анықталады?
4. конфигурациясы 0,8 Н регистрінің 32 разрядьық мазмұнын оқитын PCI  шинасы үшін. BIOS  кеңейтілуін қолданып PCI  шинасының сұранысы үшін қысқаша программаны құрыңыз. Бұл кезде шина мен қондырғы көмірі 0000Н болып табылатындығын есептеңіз.
5. PCI шинасы ISA шинасымен араластырғанда қандай артықшылыққа ие.

14-Дәріс. Pentuim, Pentuim Pro, Pentuim 2, Pentuim 3,  микропроцессорлары.

Pentuim микропроцессорлары 80486 микропроцессорында болған жаңартылған архитектураға ие. өзгерістеріне мыналар жатады: кэш жадының жетілдірілген құрылымы, деректер шинасының үлкен разрядтылығы, анағұрлым жедел жұмыс істейтін цифрлық сопроцессор, процессор өңдеу конвейерінің екеуіне ие, 2 процессорлық жүйені құру интерфейсі жүзеге асырылған және тармақлуды болжау логикасы қосылған. Pentuim процессорының 1-ші деңгейлі кэш жадысы (Level 1)әрбіреуінде 80 КБайт екі бөліктен тұрады: біреуі деректерді кэштеу үшін, ал басқасы командалар үшін. Деректер шиналарының разрядтылығы 32-ден 64 разрядқа дейін үлкейтілген цифрлық процессор 80486 микропроцессорының цифрлық сопроцессорынан 5 есе тез жұмыс істейді. Процессорге екі параллель жұмыс істейтін өңдеу конвейерлері енеді, оның арқасында ол жиі түрде екі команданы бір мезетте орындайды, бұл өзгерістер Pentuim процессорына қосымша етілгендігінен ескерген жөн, бұл программалық қамту жоғарғыдан төмен қарай  барлық алдыңғы Intel 80Х86 микропроцессорымен үйлеседі. Pentuim-ның соңғы маңызды жетілуі ММХ командаларын қосумен байланысты. Pentuim Pro микропроцессоры Pentuim микропроцессорының нағұрлым жедел жұмыс істейтін нұсқасы болып табылады. Ол 5 командаға дейін орындауды және жылжымалы үтрі бар есептеулердің анағұрлым жедел блогын жоспарлауға қабілетті жетілдірілген ішкі архитектураға ие.  Pentuim Pro микропроцессорына 256 немес 512 КБайт екінші деңгейлі кэш жады (Lelel 2) енеді, бірінші деңгейлі кэш жадыға (Level 1) көлемі 16 КБайт (8 КБайт деректер үшін және Е КБайт командалар үшін) қосымша. Pentuim Pro микропроцессорына бір разрядта қатені түзете алатын және 2 разрядта қатені көрсететін ЕСС (error correction circuitry) қателерді түзету схемасы кіреді.

             Pentuim  микропроцессоры

            Жүйеде Pentuim немесе микропроцессордың  басқа типін қолданбас бұрын  оның әрбір шығысының функционалды мақсатын түсіну керек. 18.1 суретінде Pentuim микропроцесорының шартты графикалық белгіленуі берілген, ол PGA  (pin grid array) 273 контактылы корпусында шығарылған. өндіру процессінде Pentuim процессорының 3 ұрпағы бір-бірін ауыстырған. Pentuim микропроцессорының екі түрін анықтауға болады: толық функционалды (Full-blown) Pentuim микропроцессорлары және Pentuim Over Drive деп аталатын Р24Т нұсқасының Pentuim процессоры. Over Drive  (Р24Т)процессоерына деректердің 32 разрядтық шинасы кіреді және 80486 микропроцессорларымен үйлесімді контактілер санымен орналасуына ие болды. Over Drive  (Р24Т) микропроцессоры мұздатудың енгізілген вентиляторы мен бірге жеткізілген. Pentuim микропроцессорының шығыстарының орналасу схемасындағы айрықша айырмашылығы алдыңғы 80486 микропроцессорымен салыстырғанда деректер шинасының 32 разрядының орнына 64 разрядының болуы болып табылады, бұл процессор корпусының үлкен физикалық ауданын қажет етеді.

İntel микропроцессорының жиынының анағұрлым алғашқы нұсқалары  үшін сияқты Pentuim микропроцессор алғашқы нұсқаларының жұмысы үшін +5.0V қорек қажет етіледі. Тактылы жиілігі 66МГц Pentuim нұсқасы үшін қоректің орташа тобы 3,3 және 2,9 құрады. Ал жиілігі 60МГц процессор үшін осы микропроцессордың шашыраңқы құрамы сәйкесінше 13 және 11,9 Вт-ні құрайды. Pentuim -ның екінші ұрпағын процессорлары қорек кернеуі 3,3 В – ға ие және сәйкесінше қолданудың аз тогы. Pentuim микропроцессорын мұздату жақсы жылу жібергіш пен үлкен ауа ағыны қажет. Pentuim микропроцессоры V_cc және V_ss қоректерін қосу үшін көһп шығыстарға ие, олар процессор нұсқасына тәуелді қалыпты жұмыс істеу үшін +5,0 немесе +3,3 В кернеуге қосылу керек  жерге. Микропроцессордың кейбір шығыстары N/C (no connection) кейбір түрінде белгіленген және ешқандай бірікпеу керек. Pentuim процессорының соңғы нұсқалары олар шашырататын қуатты төмендету мақсатында жетілдіреді. Мысалы, 233 МГц тактылы жиілігі бар Pentuim процессоры 3,4 А токты қолданған, ал 66МГц жиілігі бар процессордың алғашқы нұсқалары дәл сондай 3,3 А токты жұтқан.

Pentuim микропроцессорының әрбір бастапқы шығысы мен логикалық деңгейдің сигналдары үшін 4,0 мА және жоғары логикалық деңгейдің сигналдары үшін 2,0 мА токты қамтамасыз етуге қабілетті. Бұл алдыңғы 8086, 8088 және 80286 микропроцессорының бастапқы шығыстарындағы 2,0мА тоғымен салыстырғанда қозу  тогының жоғарылағандығы туралы айтады. Процессордың әрбірі бастапқы  шығысының кіріс тогы 15 мкА-ны құрайды, бұл сыртқы тізбектер үшін біршама үлкен емес жүкті білдіреді. Ең қарапайым жүйелерден басқа кейбір жүйелерде мұндай токтың мәндері микропроцессор шиналарында буферлердің қолдануын талап етеді.

Кейін шығыстар мен процессордың сәйкес мақсты берілген:

А20М. А20М (Address A20 maks) кіріс сигналы шын режимде бір атаулы шығыста Pentium  микропроцессорына HİMEM SYS драйвер қолданып 8086 процессорының адрестік кеңістігінің импуляциясы үшін физикалық адрестін А20 битінің жасырылу қажеттілігі көрсетеді.

А31-А3. А31-А3 (address) адрестік шинасының екі бағыттың шинасы Pentium микропроцессорының физикалық жады көлемі 4Гбайт(512х64 бит) деңгейі кез келген ұяшыққа сілтейді. А0,А1, және А2  адрес сызықтары процессордың ішінде ВЕ7-ВЕО байттарының кеңейтілу сигналдарына кері шифрланыды олар 64 разрядты жадының қандай да бір немесе барлық 8 байтын таңдауды.

ADS. ADS(address status) шығыс сигналы әрбір рет процессордың біратаулы шығысында белсендіріледі, ол шинаның циклін орындау кезінде жадының адресін немесе енгізу-шығару  жүйесін берген кезде орындалады. Бұл сигнал 8086-80286 процессорлар негізіндегі микропроцессорлар жүйесінде бар есептеу және жазба сигналдарын құруға арналған W/R және М/Ю сигналдарымен біріктіріледі.

AHOLD. AHORD(address hold) бір атаулы шығысының бастапқы сигналы процессор адресінің сигналының шинасына басқа бақылаушы шинада қатынау сұранысы  үшін қолданылады.

             АР.  АР (address parity) екі бағытты шығысы адрес шина паритетінің ақырлы биті болып табылады және жадымен енгізі-шығару жүйесімен алмасу жағдайында адресті жұптылықққа тексеру кезінде қолданылады. Сонымен қатар АР шығысындағы сигнал EADS сигналы бар тактылық импульстердің бір ғана периодында сұраудың барлық циклдарында (inquire cycle) жұптылыққа тексеру туралы ақпаратпен белсенді етілуі керек.

APCHK. Шығыс сигналы  АРСНК(address parity check) біратаулы шығыста  белсендіріледі, егер Pentium микропроцессоры адрес поритеттінің қатесін тауып алса.

ВЕ7-ВЕО. ВЕ7-ВЕО (byte enable) рұқсат ету байттарының сигналдары берілген шина циклында деректер шинасының  қолданылатын байттарын көрсетеді. Деректердің байты, сөз, екілік сөзі немесе төрттік сөзі таңдалуы мүмкін. Бұл сигналдар микропроцессор ішінде А0, А1 және А2 адрес сызықтармен құрылады.

BOFF . BOFF(back off) кіріс сигналы процессордың біратаулы шығысына келіп тұрады, ол барлық орындалмаған циклдерді жояды және Pentium микропроцессорының шиналарын жоғары импеданстан күйге көшіреді. BOFF сигналын алып тастағаннан кейін Pentium микропроцессоры жойылған шиндық циклдардың орындауын қайта іске қосады.

D BP[3:2] және PM/BP[1:0]. BPP-BPO (break point) сәйкес шығыстарындағы сигналдары ұқсастықты тексеруге арналған түзетуші регистрлерді программалау кезінде тоқтатылу нүктесіне келіп түсетінің көрсетеді. РМ1-РМ0 (performance monitoring) шығыс сигналдары өнімділік маниторинг разрядтарын программаның түзету режиміндегі басқарушы регистрлеріне орнатуды білдіpеді.

D BRDY.  BRDY(break point) шығысындағы кері сигналы сыртқы  күйінің деректерді шинаға жібергенін  немесе оларды деректер шинасының  шығыстарынан алғандығы туралы pentium микропроцессорының шинасының циклдарына  енгізі үшін қолданылады.

DBREQ.  BREQ (burst ready) шығысындағы шығыс сигналы Petuim процессоры шинаға қатынау сұранысын құрғандығын білдіреді.

ВТЗ-ВТО. ВТЗ-ВТО(branch trace)шығыс сигналдары трассировка  сигналдары болып табылады, мұндағы 2-0 биттері тармақтық сызықтық адресін  көрсету үшін және 3 бит үнсіздік бойынша операнд өлшемін көрсету үшін арналған. Бұл сигналдар тармақталу трассасы туралы хабарлайтын шинаның арнайы циклын орындау кезінде қолданылады.

BUSCHK. BUSCHK(bus check) шығысына келіп тұратын сигнал  жүйенің 0000 процессорына шина  циклының сәтсіз аяқталғаны туралы хабарлауға мүмкіндік береді.

САСНЕ. САСНЕ (cache) шығысындағы шығыс сигналы 000 микропроцессоры  ағымдағы циклда деректерді еэштейтіндігін білдіреді. Сигнал процессордың дестілік циклды орындау және аяқтау белгісі  болып табылады.