Pentium IV

Pentium IV Cтудента 315-а группы Зайцева Александра План: 1.0 Intel 80386, 80486 и Pentium 1.1 Средства поддержки сегментации памяти 1.2 Сегментно-страничный механизм 1.3 Средства вызова подпрограмм и задач 2.0 Новая архитектура Pentium 4 2.1 Как работают современные процессоры 2.2 Конвейерная архитектура: плюсы и минусы, проблемы и решения 2.3 Pentium 4: гиперконвейеризация 2.4 Простой конвейера: старые проблемы, умноженные на новые частоты 2.5 Предсказания должны сбываться! 2.6 Усовершенствованное внеочередное исполнение 2.7 Удвоенная внутренняя частота ALU 2.8 Сопроцессор 2.9 расширенный набор SIMD-команд под кодовым наименованием SSE-2.10 Платформа для Pentium 2.11 Системная шина 2.12 Кэш первого и второго уровня 2.13 Выводы 2.14 Список литературы Средства аппаратной поддержки управления памятью и многозадачной среды в микропроцессорах Intel 80386, 80486 и Pentium Процессоры Intel 80386, 80486 и Pentium с точки зрения рассматриваемых в данном разделе вопросов имеют аналогичные средства, поэтому для краткости в тексте используется термин "процессор i386", хотя вся информация этого раздела в равной степени относится к трем моделям процессоров фирмы Intel. Процессор i386 имеет два режима работы - реальный (real mode) и защищенный (protected mode). В реальном режиме процессор i386 работает как быстрый процессор 8086 с несколько расширенным набором команд.

В защищенном режиме процессор i386 может использовать все механизмы 32-х разрядной организации памяти, в том числе механизмы поддержки виртуальной памяти и механизмы переключения задач.

Кроме этого, в защищенном режиме для каждой задачи процессор i386 может эмулировать 86 и 286 процессоры, которые в этом случае называются виртуальными процессорами.

Таким образом, при многозадачной работе в защищенном режиме процессор i386 работает как несколько виртуальных процессоров, имеющих общую память.

В отличие от реального режима, режим виртуального процессора i86, который называется в этом случае режимом V86, поддерживает страничную организацию памяти и средства многозадачности. Поэтому задачи, выполняющиеся в режиме V86, используют те же средства межзадачной защиты и защиты ОС от пользовательских задач, что и задачи, работающие в защищенном режиме i386. Однако максимальный размер виртуального адресного пространства составляет 1 Мб, как и у процессора i86. Переключение процессора i386 из реального режима в защищенный и обратно осуществляется просто путем выполнения команды MOV, которая изменяет бит режима в одном из управляющих регистров процессора.

Переход процессора в режим V86 происходит похожим образом путем изменения значения определенного бита в другом регистре процессора.

Средства поддержки сегментации памяти

Виртуальный адрес, используемый в программе, представляет собой пару -... Селектор состоит из трех полей - 13-битного поля индекса (номера сегме... Для хранения таблиц GDT и LDT используется оперативная память (использ... Сначала процессор определяет правильность адреса, сравнивая смещение и... Рис.

Сегментно-страничный механизм

При включенной системе управления страницами работает как описанный вы... Однако, если раньше дескриптор сегмента содержал его базовый адрес в ф... Всего получается 1024 раздела (1024 ( 1024 = 1М). С помощью номера физической страницы, хранящей каталог и смещения в эт... Таким образом, при доступе к странице в процессоре используется двухур...

Средства вызова подпрограмм и задач

Здесь и далее показан только этап получения линейного адреса в виртуал... Разрешение вызова происходит в зависимости от значения поля C в дескри... При C=0 вызываемый сегмент не считается подчиненным, и вызов разрешает... Как видно из рисунка, сегмент TSS имеет фиксированные поля, отведенные... Для описания возможностей доступа задачи к портам ввода-вывода процесс...

Новая архитектура Pentium

Новая архитектура Pentium. Проще перечислить, что в новом процессоре Intel не изменилось: он все ... Собственно, если перечислять именно то, чего изменения совсем не косну... Но старую аксиому "не сломалось не чини" в R&D-отделе Intel знают ... Поэтому сперва попробуем понять, почему понадобилось настолько сильно ...

Как работают современные процессоры

При компиляции этого цикла в машинный код он преобразуется примерно в ... Но что происходит, если "штатный предсказатель" все же ошибся? А проис... . Естественно, возможная частота работы возросла, что с успехом подтверж... Поток команд, поступающих на конвейер, очень желательно сделать постоя...

Усовершенствованное внеочередное исполнение

. Для того чтобы найти команду, претендующую на внеочередное исполнение,... Усовершенствованное внеочередное исполнение. Окно команд Pentium 4 тоже существенно выросло, теперь для внеочередно... Анализировать "наперед" код, содержащийся в памяти, операция накладная...

Удвоенная внутренняя частота ALU

. е. Реальную вычислительную работу выполняет только один модуль - операции... SSE-2 Поскольку производительность нового процессора очень сильно зави... Ведь то, что даже на самом современном процессоре до сих пор может исп...

Платформа для Pentium

Высокоскоростная 400-мегагерцевая RDRAM связана с чипсетом через двухк... Таким образом, в сумме имеем 64 бита и частоту 400 MHz, т. е. Дальше больше: полоса пропускания шины FSB, по которой процессор "обща... 4 пакета данных за один такт - это, конечно, здорово, но только в том ...

Кэш первого и второго уровня

Кэш первого и второго уровня. А вот объем L1-кэша уменьшился вдвое и составляет по 8 КВ на команды и... В процессорах Pentium III Coppermine, AMD Ahtlon, Thunderbird и Duron ... К тому же не стоит забывать, что Pentium 4 обладает существенно увелич... В кэш-памяти первого уровня сохраняются декодированные команды - ~12 К...

Выводы Intel Pentium 4 процессор во всех отношениях новаторский. Фактически впервые в x86-семействе появился CPU, изначально спроектированный в расчете на быстродействие в определенных классах задач, но в то же самое время являющийся универсальным по набору команд. К тому же, говоря о самом процессоре, не стоит забывать и об архитектуре всей остальной системы. В нашем случае она действительно почти идеально сбалансирована, причем опять-таки именно для строго определенных целей.

Естественно (не будем закрывать глаза на очевидные вещи), кое-чем пришлось пожертвовать, и этими жертвами оказались "неудобные" новому CPU программы и алгоритмы работы. Логику Intel примерно можно представить так: "пусть в некоторых задачах наш процессор окажется на 10 15% медленнее, зато в остальных он получит возможность быть в 1,5 2 раза быстрее!". Такая ситуация и сложилась, судя по результатам наших тестов. Следовательно, успех нового CPU во многом зависит от поддержки со стороны производителей ПО и распространенности программ именно того типа, на которые он ориентирован.

Ну, в последнем пункте можно не сомневаться игры и домашняя мультимедиа даже в нашей стране завоевывают все большую популярность, не говоря уже о Западе. А вот касательно учета особенностей Pentium 4 при разработке программ здесь, несомненно, должны оказать немалое влияние "громкое" имя Intel и ее репутация, а также хорошая раскрученность марки "Pentium" во всем мире. Отрадно и то, что переход на программы и процессор "нового века" Intel не намеревается осуществлять прямо завтра и на все 100%. Как следует из официальных заявлений самой компании, производство Pentium 4 только в 2002 г. сравняется с объемами выпуска Pentium III, так что и пользователи, и разработчики программного обеспечения будут располагать достаточным количеством времени для того, чтобы присмотреться к новому процессору.

Наверняка не последнюю роль в принятии именно такой схемы сыграл и фактор стоимости памяти для новых систем все же RDRAM сейчас намного дороже привычной PC133 SDRAM. Однако Intel надеется, что к тому времени, когда Pentium 4 распространится широко, ситуация успеет измениться в лучшую сторону.

Intel уже демонстрировала опытные образцы Pentium 4. А некоторым независимым источникам (зарубежные компьютерные СМИ) даже удалось попробовать новинку в работе. И если отбросить результаты явно рекламных тестов, активно использующих SSE2, то выводы получатся достаточно обычными - революции не произошло :-(. Несмотря на внедрение всех вышеперечисленных инноваций, результаты первых полевых испытаний не выявили явного преимущества Pentium 4 перед Pentium III Coppermine или AMD Athlon - при равных тактовых частотах.

Но вряд ли стоит огорчаться по этому поводу. Теперь в арсенале Intel имеется отлично масштабируемая архитектура, позволяющая быстро и легко наращивать тактовую частоту процессора, сохраняя при этом хороший прирост производительности системы в целом. Теперь главному конкуренту в лице AMD Athlon будет очень тяжело тягаться с Pentium 4 по уровню достигаемых тактовых частот.

В бешеной гонке полупроводниковых гигантов за звание производителя самого быстрого процессора компания Intel сделала огромный рывок вперед, оставив позади соперников - AMD и VIA. Вот только надолго ли? Pentium 4 представляет собой полностью новую архитектуру, кодовое название которой NetBurst. Он создан для решения таких задач, как шифрование данных, сжатия видео-информации или Napster-сетей, т.е. для технологий, популярность которых растет одновременно с Интернет сказал Альберт Ю (Albert Yu), главный вице-президент Intel Architecture Group Это будет высокопроизводительный процессор для платформы PC. Мы также работаем над новыми возможностями в области потокового видео. Новые подсистемы архитектуры NetBurst позволят процессору обрабатывать данные намного быстрее. Микро-движок быстрого выполнения, названный Rapid Execution Engine, например, будет работать с удвоенной скоростью процессора и будет отвечать за часто повторяемые задачи, такие как сложение или вычитание.

Список литературы 1. InfoCity - виртуальный город компьютерной документации (Статья Pentium 4: революция не бывает половинчатой!) www. InfoCity.kiev.ua/mhard.html 2. http://composter.kiev. ua 3. Статья: “P3-P4: новый ход Intel” Дмитрий Дереза, Мой Компьютер 4. http://www.citforum.ru/ статья Intel опубликовала подробности о Pentium 4.