Процессоры:архитектура
Зарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам,а также
промокод
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Введение
Архитектура процессора - это гибкий термин, который в основном полезен только при объяснении чего-то другого. Процессор сделан из транзисторов. Транзисторы расположены в виде аппаратной компьютерной программы, которая предназначена для приема входных данных и их обработки в выходные данные. Входные данные являются машинным кодом. Различные инструменты делают задачу создания машинного кода более удобной для пользователя (ассемблеры и компиляторы). Определенный класс процессоров предназначен для обработки определенного машинного кода - класса x86. Существует множество других наборов аппаратных инструкций, таких как Itanium, NEXT и Motorola 68xxx. Они несовместимы в том смысле, что процессор 68000 не может понять машинный код x86. Есть также другие описания архитектуры, которые классифицируют, как данные перемещаются внутри ЦП. Это включает в себя такие вещи, как сигналы предварительной выборки, пути параллельного выполнения, операции со стеком и кэширование. Поскольку процессоры становились все быстрее, инженерам приходилось придумывать лучшие способы, чтобы у них всегда была работа, а не просто сидеть без дела. Разные фишки (даже от одного производителя) используют разные приемы. Это как телевизоры от пяти разных производителей. Все они показывают одну и ту же картинку, но печатные платы очень разные. Наконец, архитектура также может быть использована для описания производственного процесса. Это архитектура 10 нм против архитектуры 15 нм. При увеличении скорости процессора, например, время, необходимое для распространения электрического сигнала по поверхности кремния, становится значительным. Разрабатываются чипы для учета этой задержки. Если две части расчета распространяются с разной скоростью (из-за того, что задействовано больше или меньше элементов), то архитектура также должна это учитывать. Уменьшение размера означает меньшую задержку, но также и большую температуру. Если размышлять том, каковы разные системные платы - и почему - тогда появляется некоторое представление о том, как внутренняя часть ЦП (на самом деле, набор различных функций, связанных вместе с помощью логики) может быть одинаковым. Скорее всего, автор никогда не будет разрабатывать свой собственный процессор. Это задача для экспертов, работающих в менее чем 100 компаниях по всему миру. Зачем же тогда производится данное исследование? • Это интеллектуально интересно и важно. В изучении того, как все работает, есть внутренняя ценность. Особенно интересно узнать внутреннюю работу системы, которая является такой частью повседневной жизни компьютерных ученых и инженеров и все же остается загадкой для многих. Конструкция процессора воплощает в себе многие принципы хорошей инженерной практики. Это требует создания простой и регулярной структуры для выполнения сложной задачи. • Понимание того, как работает процессор, помогает понять, как работает вся компьютерная система. • Хотя немногие проектируют процессоры, многие проектируют аппаратные системы, содержащие процессоры. Это стало обычным явлением, поскольку процессоры встроены в реальные системы, такие как автомобили и бытовые приборы. Разработчики встроенных систем должны понимать, как работают процессоры, потому что эти системы обычно разрабатываются и программируются на более низком уровне абстракции, чем в случае настольных систем. Задачи исследования: Определить понятие архитектуры процессора; Изучить различные варианты распространенных архитектур.
Наборы команд RISC и CISC
IA32 иногда обозначается как «компьютер со сложным набором команд» (CISC - произносится как «sisk») и считается противоположностью ISA, которые классифицируются как «компьютеры с сокращенным набором команд» (RISC - произносится как «риск»). Историчес...
Открыть главуЗаключение
В современных средах используются две основные архитектуры процессоров: 32-разрядная (x86) и 64-разрядная (x86-64, IA64 и AMD64). Эти архитектуры отличаются шириной канала данных, целочисленным размером и шириной адреса памяти, с которыми процессор может работать. 64-разрядный процессор может поддерживать обработку больших «порций» данных и адресовать больше памяти, чем его 32-разрядные аналоги. Хотя большинство нового оборудования поставляется с 64-разрядным оборудованием, важно знать, какова базовая архитектура процессора существующего оборудования для целей совместимости. Архитектура набора команд (ISA) - это абстрактная модель компьютера. Это также упоминается как архитектура или компьютерная архитектура. Реализация ISA называется реализацией. ISA допускает несколько реализаций, которые могут различаться по производительности, физическим размерам и денежным затратам (среди прочего); потому что ISA служит интерфейсом между программным и аппаратным обеспечением. Программное обеспечение, написанное для ISA, может работать на разных реализациях одного и того же ISA. Это позволило легко достичь бинарной совместимости между компьютерами разных поколений и создать семейство компьютеров. Обе эти разработки помогли снизить стоимость компьютеров и повысить их применимость. По этим причинам ISA является одной из самых важных абстракций в вычислительной технике сегодня. ISA определяет все, что должен знать программист на машинном языке для программирования компьютера. То, что определяет ISA, отличается между разными ISA; в общем, ISA определяют поддерживаемые типы данных, какое там состояние (например, основная память и регистры) и их семантику (например, согласованность памяти и режимы адресации), набор инструкций (набор машинных инструкций, который состоит из компьютера). машинный язык) и модель ввода / вывода.[13] Чтобы поддерживать 64-битную архитектуру, операционные системы и их приложения должны быть переписаны так, чтобы они работали иначе, если они изначально были разработаны для работы с 32-битной архитектурой процессора. В некоторых случаях операционные системы, написанные или переписанные для поддержки архитектуры 64-разрядных процессоров, предлагают функцию «режима совместимости», которая имитирует 32-разрядный процессор для приложений, которые еще не были переписаны. Имея это в виду, многие 32-разрядные приложения могут успешно работать на 64-разрядных процессорах. Обратное неверно, то есть 64-разрядные приложения не могут работать на 32-разрядном процессоре. Например, если корпоративному приложению для работы требуется почтовый сервер Microsoft Exchange 2013, этот почтовый сервер не может использовать 32-разрядный процессор, поскольку он не совместим с программным обеспечением.
Список литературы
1. Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual Volume 1: Basic Architecture, 470 p. 253665.pdf 2. Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual Volume 2A: Instruction Set Reference, A-M, 758 p. 253666.pdf 3. Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual Volume 2B: Instruction Set Reference, N-Z, 618 p. 253667.pdf 4. Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual Volume 3A: System Programming Guide, Part 1, 646 p. 253668.pdf 5. Аванесян Г.Р., Левшин В.П. Интегральные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ: Справочник. – М.: Машиностроение, 1993. – 256 с.: ил. ISBN 5-217-02604-9 6. Аверотьянов Н.Н., Березко А.И., Брщенко Ю.И. и др. под редакцией Шахнова В.А. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник: В 2 т. – М.: Радио и связь, 1988. – Т.2. – 368 стр.: ил. ISBN 5-256-00373-9. 7. В. Юров. Assembler: Учебник. – Спб.: Питер, 2001. – 624 с.: ил. ISBN 5-272-00040-4. 8. В. Юров. Assembler: Специальный справочник. – Спб.: Питер, 2000. – 496 с.: ил. ISBN 5-272-00119-2. 9. Проектирование процессоров ЭВМ на секционированных микросхемах. Методические Указания к курсовому проектированию / Владим. гос. ун-т; Сост.: В.Б. Буланкин, Т.А. Луценко – Владимир, 1997г. 10. Мосин С.Г. Проектирование процессора ЭВМ с архитектурой IA-32:Методические указания к курсовому проектированию. ВлГУ – 2008. 11. Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем: учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2004. – 668 с.: ил. ISBN 5-94-723-759-8. 12. ГОСТ 2.105-95. Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам. 13.Хамахер К., Вранешич З.,Заки С. Организация ЭВМ. – 5-е изд.- С-Пб.: Издательская группа BHV, 2003.- 848 с. - ISBN 5-8046-0162-8. 14. Современные процессоры Intel IA-32 в ПК [Электронный ресурс] : Ресурсы процессора – Режим доступа: http://dims.karelia.ru/x86/index.shtml 15. Клуб 155 [Электронный ресурс] : Внутренние регистры – Режим доступа : http://www.club155.ru/x86internalreg-fpucommon 16. OSDev Wiki [Электронный ресурс] : Сегментные регистры – Режим доступа : http://ru.osdev.wikia.com/wiki/Сегментные_Регистры
