Kivonat processzor PC - számítógép-programozási

Hardveres és szoftveres gyorsítást ellenőrzés

Stabilitásának vizsgálatára

Különösen tuningolás AMD processzorok és az Intel

1.Printsip munka

Központi feldolgozó egység (CPU), vagy a CPU vagy processzor számítógép - egy speciális chip, amely végrehajtja az összes alapvető számítási műveletek és feldolgozza az adatokat. PC processzor végrehajtja program kódot - parancsok sorozatának (utasítások), amelyek mindegyike kódolt és betárolják.

Kétféle utasításokat:

Annak ellenére, hogy a sorozat utasítások végrehajtását egyértelműen előírja parancs kódot, lehet törött kivételek és megszakítások. Kivételek - különleges helyzet következtében az utasítások végrehajtását (által irányított OS). Hardver megszakítások olyan felhívások eljárások elektromos jelek speciális processzor kapcsolatokat. A források hardver megszakítások közé tartoznak, például a készülék vezérlők, teljesítmény vezérlő rendszer. Továbbá, a utasítássorozat is megváltoztathatja a jelfeldolgozó újraindítás.

Logikai és számtani

Ha az utasítás processzor beolvassa az említett helyek ott (regiszter, memória, állandó) két bináris számok, és az eredmény a fenti bejegyzések őket a helyére egyikük. A processzor hajt végre aritmetikai funkciók (összeadás, kivonás, szorzás, osztás) a integer adatokat (előjeles és előjel nélküli, bináris és BCD).

A munka a lebegőpontos (mantissza abban a formában és sorrendben) hozzá van rendelve egy matematikai koprocesszor. Ez a készlet 80 - bites regiszterek és aritmetikai egység, amely amellett, hogy a négy számtani kiszámítja a négyzetgyök, logaritmus, hatáskörét a számok és a trigonometrikus függvények.

Architektúra és mikroarchitektúra

PC processzor meghatározott területén parancsokat, és regisztrálja a adatszerkezetet, valamint mikroarchitektúra - shemotehnicheskogo annak végrehajtását építészet. Új mikroarchitektúra kialakítva, hogy nagy teljesítményű processzorok, mint például az Intel NetBurst Pentium IV processzor, vagy a P6 régebbi processzorok.

Végrehajtó egységet, a processzor (kezelésére egészek és lebegőpontos számok) kell folyamatosan megkapjuk a szükséges parancsokat. Az Intel NetBurst mikroarchitektúra végre néhány új terméket, amely állandó terhelés végrehajtó egységek. Közülük - a rendszer busz 400 MHz, cache - L2 memória javított adatátviteli (Advanced Transfer gyorsítótár), cache - L1 követési teljesítményt memóriát és Redukált látencia az adatok, jobb dinamikus végrehajtását.

2. Az elv számítás

Konstruktorno processzor egy szilícium lemez több száz kapcsolatok található, amely több millió tranzisztort. Az átvezetések számát úgy határozzuk meg, az alaplap csatlakozója. Tranzisztorok és kapcsolatok házban elrendezett, amely fel van szerelve a radiátor egy ventilátor (ez a szerkezet az úgynevezett hűvösebb, az angol sooler -. Hűtő).

A működési elve a processzor a következő. Ezek a művek a processzor kapott helyet a regiszterek (CPU memória) vagy mikroutasítás a PC memória. Ha az információt tárolja a külső tároló eszközök, mint például a merevlemez, akkor kell olvasni az emléke - a processzor cache, majd később a processzor regiszterek. Mikroutasítás processzorszámot bekerülnek való bejegyzését feldolgozni őket, és ezután kiadja az eredménye, például a RAM. Hogy hajtsa a egészek 5 és 3, a processzor, kivéve azokat, parancsot „hogy tegyék le a számokat.” A kimenet eredményeként - egy egész szám 8.

3. Processor elől

Az alapja az építészet modern számítógépek hozott gerincét - moduláris elven. Moduláris felépítés magában trunk (busz) közötti információcsere készülékek elve a következő gumik:

Fizikailag gumik jelentik Több vonal.

Ezzel busz kiolvasott adatot, például memória blokkok információ átvihető a processzor, majd a kezelés után küldte vissza a fő memória ideiglenes tárolására. A fő jellemzője az adatbusz bit szélesség, ami által meghatározott a processzor szóhossz (bitek száma feldolgozott ciklusonként). Minél magasabb ez a mélység, a nagyobb sávszélesség. x486 processzorok 32 - bites adatbusz, Pentium - 64 - bit, és Pentium III - 64 kétágyas - bites.

By vezérlő busz hordoz jeleket meghatározó információcsere karaktert. A vezérlőjelek melyik eljárást kell végezni a szinkronizáció közötti információcsere eszközök, és így tovább. D.

Szinte minden alkalommal a processzor társított RAM, amelyből extraháljuk, és amelyben vannak rögzített adatok (operandusok) kell feldolgozni. Ezért a munka van osztva több szakaszból áll, és az eredményeket tárolja. privát memória a processzor használt ezek az áramkörök (regiszterek).

Minden adat feldolgozási lépések a processzor hajtja végre a parancsokat bemutatott egy meghatározott formátumban - kombinációja a méret a mezők és helyüket a csapatban. A csapat két részre oszlik:

- terület műveleti kód (jelezve, hogy csak annyit kell tennie);

Az első processzor regiszter tárolja csupán 4 - bites szám. Aztán voltak 8 és 16 - bites processzor, a megjelenésével x386 processzort végre 32 bites módban, amely együttműködik egy sor szempontból meghaladó kétmilliárd.

Ez egy statikus memória (RAM STATIS - SRAM), amely, ellentétben a dinamikus RAM, nem igényel időszakos regenerációs (frissítések). elérési ideje a memória több mint 2 ns. t. e. tud működni szinkron, amelyben a processzor frekvenciája 500 MHz, vagy nagyobb. A vezérlő cache - memória chip-Northbridge alaplapi lapkakészlet.

A x386 processzor cache memória 128 KB volt található az alaplapon. Mivel x486 processzorok további cache a processzor működik a frekvencia, - az első szintű cache (I. szint - LI). Az alaplap van telepítve a második szintű cache (L2). A legtöbb modern processzorok és L2 cache LI épített processzor mag. És ha a Pentium II és Pentium III másodszintű cache fut fele processzor frekvenciát, akkor a Celeron, AMD K6 - III Athlon és a Pentium IV - a gyakorisága a processzor, ami pozitív hatással van a teljesítményre.

7. Technology processzor bővítmények parancsok

Az első ilyen technológiát lehet tekinteni, mint egy dedikált multimédiás kiterjesztés (MMX) - alapvonal kiterjesztése utasításkészlet processzor (57 parancsokat grafika és hang). Az egyik csapat képes kezelni egy csomó adat, ami jelentősen javítja a teljesítményt (SIMD - Single Instruction, sok adat - egy csapat, egy csomó adat).

Amikor dolgozik MMX - parancsok nyilvántartásában tárolt a koprocesszor, ami azt jelenti, képes teljesíteni lebegőpontos műveletek végrehajtása közben MMH - programot. Ezen túlmenően, az MMX - parancsok csak használatra szánt egészek.

SIMD technológia két versenytárs rendszer in-line feldolgozás.

Így a feldolgozók AMD K6 - 2, kivéve egység MMX - csapat, adunk blokk 3D Now. feldolgozásáért felelős háromdimenziós képeket. Ez benne 27 új parancs feldolgozásához lebegőpontos számok, és ellentétben az MMX, 3D Now! Nem támogatja a processzort.

A Pentium III processzorok megjelent sokoldalú multimédiás gyorsító, amely felhasználja az elvet a SIMD, de független a kernel. Ez tette lehetővé, hogy az új egység SSE (Streaming SIMD Extensions - áramlott SIMD - kiterjesztés). Ez áll a 70 csapat, működő 8 speciális 128 - bites regiszterek. SSE lehetővé teszi az egyidejű működése a tartalmát két regiszter.

Egészen a közelmúltig, a sebesség növelésével a processzor csak növelésével járó órajelet és a cache méretét. Azonban egyidejű végrehajtása több szálat is növeli a processzor sebessége, és annál jelentősebb. Ez a kezelés a több folyam a lényege az új technológia Hyper - Threading.

Valami hasonló ajánlatok többszálas és új Intel technológia az úgynevezett Hyper - Threading. Úgy tűnt, válaszul kihasználatlanság végrehajtó processzor egység probléma. Hyper - Threading - a neve szimultán többszálú technológia (Egyidejű Multi - Threading - SMT). Egy fizikai processzor, lényegében utánozza az operációs rendszer, mint két logikai processzorok. A processzor a Hyper - Threading egyes logikai processzor saját sor nyilvántartások (beleértve egy külön program számláló), és így nem bonyolítja a technológiát, hogy nem valósul meg a egyidejű végrehajtása több csapat a két folyam.

9. Klasszikus adatfolyam processzor parancsok

A parancs beolvassa a cache (vagy memória), meg kell dekódolni, és küldje el a végrehajtás. Ezek a műveletek (parancsok fogadására, dekódolására és elküldése végrehajtás) végzünk a előfeldolgozó. küldik a előfeldolgozó a posztprocesszorának, ahol végre. Miután ez az eredmény esik vissza a cache (belső memória).

Amint látható, a teljes parancs feldolgozása négy lépésből áll, amely meghatározza az úgynevezett 4 - lépéses eljárás (csővezeték).

1. kivonása a cache (RAM).

2. dekódolása (bontási csapatok).

3. Kivitelezés csapat (alkalmazás akció).

4. Az írási gyorsítótár (RAM).

Az egyes lépések a csapat meg kell történnie pontosan egy órajel ciklusra. Ezért a gyorsabb minden szakaszában végzi feladatait, annál gyorsabb a processzor, és az összes magasabb órajelen. Teljesítése mind a négy csapat határozza meg a ciklust. A feldolgozók többsége ténylegesen végre utasítást egy ciklusban, de vannak bonyolult parancsokat, amelyek megkövetelik, több ciklusban. Amikor végrehajtó összetett utasítások a különböző eszközök saját végrehajtó szállítószalagok, fokozva még több lépést a fő szállítószalag processzor. A több szakaszban mélységét határozza meg a gázvezeték.

10. Flow parancs processzor

Ellentétben a klasszikus változat, amikor az egész csővezeték négy szakaszból áll, a legtöbb modern processzorok szállítószalag oszlik hét vagy annál több fokozatban (giperkonveyernaya folyamat), amely megköveteli a magasabb órajelet is.

giperkonveyeroy feldolgozási technika magában megduplázva a szállítószalag hossza a, mint az előző mikro P6. Például, az egyik a fő elemei a szállítóegység elágazás-előrejelző és hasznosítási művelet - van osztva 20 ciklus.

A Pentium IV használjuk kivitelezési szakaszban minimális számú funkcionális egység a processzor. De mindegyikük egy hosszabb és egy rövidebb szállítószalag. Pentium IV processzor egyidejűleg végrehajtani különböző szakaszaiban a 126 utasításokat. Továbbá Pentium IV első szintű cache van osztva és utasítás cache valójában a előfeldolgozó. Ezt hívják cache-enhanced (trace cache), és hatással van a szalagon és az elsődleges vezérlési folyam. Ez cache - memória tartalmaz dekódolt x86 utasításkészlet (mikro-ops), amely megszünteti a késést dekódoló használati kódokat. Végrehajtása processzor eszközök fogadására folyamatos utasítás áramot, és a teljes helyreállítási idő a működés a rossz elágazás-előrejelző lényegesen csökken.

A feldolgozók az x86 mikroarchitektúra, mint az Athlon vagy Pentium III, a csapat jön a dekóder az utasítás cache, ahol azokat bontani kisebb rész (mikro-ops). Ezeket használtuk fel a mikro-megbízás végrehajtása, a működtető végzi a tervezési, végrehajtási és reset. Egy ilyen partíció akkor jelentkezik, amikor a processzor végrehajtja az utasításokat.