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.
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.
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...
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. 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 ...
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...
. 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...
. 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...
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. 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.