МЕНЮ


Фестивали и конкурсы
Семинары
Издания
О МОДНТ
Приглашения
Поздравляем

НАУЧНЫЕ РАБОТЫ


  • Инновационный менеджмент
  • Инвестиции
  • ИГП
  • Земельное право
  • Журналистика
  • Жилищное право
  • Радиоэлектроника
  • Психология
  • Программирование и комп-ры
  • Предпринимательство
  • Право
  • Политология
  • Полиграфия
  • Педагогика
  • Оккультизм и уфология
  • Начертательная геометрия
  • Бухучет управленчучет
  • Биология
  • Бизнес-план
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Банковское дело
  • АХД экпред финансы предприятий
  • Аудит
  • Ветеринария
  • Валютные отношения
  • Бухгалтерский учет и аудит
  • Ботаника и сельское хозяйство
  • Биржевое дело
  • Банковское дело
  • Астрономия
  • Архитектура
  • Арбитражный процесс
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Административное право
  • Авиация и космонавтика
  • Кулинария
  • Наука и техника
  • Криминология
  • Криминалистика
  • Косметология
  • Коммуникации и связь
  • Кибернетика
  • Исторические личности
  • Информатика
  • Инвестиции
  • по Зоология
  • Журналистика
  • Карта сайта
  • Процессоры

    Процессоры

    Министерство высшего образования РФ

    ПГТУ

    Кафедра СДМ

    Самостоятельная работа

    Тема: «Процессоры»

    Выполнил: студент группы СДМуск.-03

    2-го курса

    Пьянков АВ

    Проверил:

    Кычкин ВИ

    2004

    План

    стр

    1 Назначение устройства

    ......................................................3

    2 Технические характеристики некоторых 32-разрядных

    микропроцессоров..............................................4

    3 Конструктивное выполнение...........................................7

    4 Цена и другие

    показатели................................................8

    5 Рекомендации пользователю при выборе....................10

    6 Сравнительная оценка структур и архитектур сов- 12

    местимых 32-разрядных микропроцессоров.

    6 Перспективы развития микропроцессоров.................14

    7 Список используемой литературы................................16

    Назначение устройства.

    За время существования электронная промышленность пережила немало

    потрясений и революций. Коренной перелом - создание электронных

    микросхем на кремниевых кристаллах, которые заменили транзисторы и

    которые назвали интегральными схемами. Со времени своего появления

    интегральные схемы делились на: малые, средние, большие и ультра

    большие ( МИС, СИС, БИС и УБИС соответственно ). Все больше и

    больше транзисторов удавалось поместить на всё меньших и меньших по

    размерам кристалах. Следовательно ультра большая интегральная схема

    оказывалась не такой уж большой по размеру и огромной по своим

    возможностям. Поэтому процессоры созданы именно на основе УБИС .

    Развитие микропроцессоров в электронной индустрии проходило

    настолько быстрыми темпами, что каждая модель микропроцессора

    становилась маломощной с момента появления новой модели, а ещё через

    2-3 года считалась устаревшей и снималась с производства.

    Каждый микропроцессор имеет определённое число элементов памяти,

    называемых регистрами, арифметико-логическое устройство ( АЛУ ) , и

    устройство управления.

    Регистры используются для временного хранения выполняемой команды,

    адресов памяти, обрабатываемых данных и другой внутренней информации

    микропроцессора.

    В АЛУ производится арифметическая и логическая обработка данных.

    Устройство управления реализует временную диаграмму и

    вырабатывает необходимые управляющие сигналы для внутренней работы

    микропроцессора и связи его с другой аппаратурой через внешние шины

    микропроцессора.

    Среди отечественных БИС имеется три класса микропроцессорных

    БИС, отличающихся структурой, техническими характеристиками и

    функциональными возможностями : секционированные с наращиванием

    разрядности и микропрограмным управлением ; однокристальные

    микропроцессоры и однокристальные микроЭВМ с фиксированной

    разрядностью и системой команд.

    Вместе с периферийными БИС , выполняющими функции хранения и ввода-

    вывода данных , управления и синхронизации, сопряжения интерфейсов

    и. т. д., микропроцессоры составляют законченные комплекты БИС.

    Секционированные микропроцессорные комплекты ( МПК ) допускают

    наращивание параметров ( прежде всего разрядности обрабатываемых

    данных ) и функциональных возможностей. Секционированные МПК

    ориентированы в основном на применение в универсальных и

    специализированных ЭВМ, контроллерах и других средствах

    вычислительной техники высокой производительности.

    МПК на основе однокристальных микропроцессоров и однокристальные

    микроЭВМ, обладающие меньшей производительностью, но гибкой системой

    команд и большими функциональными возможностями, ориентированны на

    широкое применение в различных отраслях народного хозяйства.

    На данный момент существует два направления в производстве

    микропроцессоров. Они различаются в принципах архитектуры. первое

    направление - это процессоры RISC архитектуры; второе - CISC.

    Микропроцессоры с архитектурой RISC ( Reduced Instruction Set

    Computers ) используют сравнительно небольшой (сокращённый ) набор

    наиболее употребимых команд, определённый в результате

    статистического анализа большого числа программ для основных

    областей применения CISC - процессоров исходной архитектуры. Все

    команды работают с операндами и имеют одинаковый формат. Обращение к

    памяти выполняется с помощьюспециальных команд загрузки регистра и

    записи. Простота структуры и небольшой набор команд позволяет

    реализовать полностью их аппаратное выполнение и эффективный

    конвейер при небольшом обьёме оборудования. Арифметику RISC -

    процессоров отличает высокая степень дробления конвейера. Этот прием

    позволяет увеличить тактовую частоту ( значит, и производительность

    ) компьютера; чем более элементарные действия выполняются в каждой

    фазе работы конвейера, тем выше частота его работы. RISC -

    процессоры с самого начала ориентированны на реализацию всех

    возможностей ускорения арифмктических операций, поэтому их конвейеры

    обладают значительно более высоким быстродействием, чем в CISC -

    процессорах. Поэтому RISC - процессоры в 2 - 4 раза быстрее имеющих

    ту же тактовую частоту CISC - процессоров с обычной системой команд

    и высокопроизводительней, несмотря на больший обьём программ, на (

    30 % ). Дейв Паттерсон и Карло Секуин сформулировали 4 основных

    принципа RISC :

    Любая операция далжна выполняться за один такт, вне зависимости от

    ее типа.

    Система команд должна содержать минимальное количество наиболее

    часто используемых простейших инструкций одинаковой длины.

    Операции обработки данных реализуются только в формате “регистр -

    регистр“ ( операнды выбираются из оперативных регистров процессора,

    и результат операции записывается также в регистр; а обмен между

    оперативными регистрами и памятью выполняется только с помощью

    команд загрузки\записи ).

    Состав системы команд должен быть “ удобен “ для компиляции

    операторов языков высокого уровня.

    Микропроцессоры с архитектурой CISC ( Complex Instruction Set

    Computers) - архитектура вычислений с полной системой команд.

    Реализующие на уровне машинного языка комплексные наборы команд

    различной сложности ( от простых, характарных для микропроцессора

    первого поколения, до значительной сложности, характерных для

    современных 32 -разрядных микропроцессоров типа 80486, 68040 и др. )

    Технические характеристики некоторых 32-разрядных микропроцессоров.

    Обзор начнём с процессоров RISC - архитектуры.

    Микропроцессоры Alpha.

    Проект Alpha фирмы Digital Equipment был ориентирован на

    передовую технологию ( 0,8 - микронная технология ) , перспективную

    архитектуру и обработку 64 - разрядных приложений в среде Unix.

    Несколько позднее платформа Alpha AXP была дополнена средствами

    поддержки операционной системы Microsoft Windows NT.

    Первым процессором семейства Alpha AXP стал микропроцессор 21064,

    выполненный по 0,75 - микронной технологии, содержащим 1,68 млн.

    транзисторов. Тактовая частота ( до 200 Мгц ) и суперскалярная

    обработка позволии этому процессору обойти всех конкурентов по

    производительности.

    В 1994 г Digital Equipment выпустила модификацию процессора 21064

    - модель Alpha 2164А с тактовой частотой 275 МГц.

    В 1993 г , из-за высокой цены ( более 2000 usd ) вышеупомянутых

    процессоров, эта корпорация выпустила процессоры Alpha 2166 и 2168 (

    200 -350 usd ) с тактовой частотой 66-233 МГц.

    Микропроцессоры PowerPC.

    В 1992 г компании IBM, Motorola и Apple приняли решение осоздании

    семейства RISC - процессоров широкого профиля. За основу проекта был

    взят процессор POWER ( Performance Optimised With Enchanced RISC ) .

    PowerPC 601- это 32- разрядный процессор тактовой частотой 50,66

    или 80 МГц был выполнен по 0,8 -микронной технологии.

    Дальнейший шаг - PowerPC 603 с тактовой частотой 66 и 80 Мгц, в

    котором та же структура была реализована в более миниатюрном

    исполнении.

    PowerPC 604 выполнен по 0,5 - микронной технологии с тактовой

    частотой 100 МГц.

    Микропроцессоры ARM фирмы Acorn.

    Первые МП типа ARM (Acorn Risc Machine) разработаны в 1985 г.

    разработанный в последнее время 32- разрядный МП ( на базе 30-мкм

    техналогии CMOS ) имеет следующие характеристики: 27 тыс.

    транзисторов, 4-8 Мгц тактовой частоты, 32- разрядную шину данных,

    производительность- 10 млн оп/с.

    Микропроцессоры CISC - архитекруры.

    Микропроцессор АМ 29000 фирмы АМD.

    МП ориентирован на широкий спектр применения и имеет следующие

    характеристики: 26 Мгц -тактовая частота,производительность - 25 млн

    оп/с.

    Микропроцессоры фирмы Intel.

    В 1985 г фирма Intel выпускает микропроцессор 80386. Кристалл на

    котором он был выполнен стал родоначальником нового поколения

    микропроцессоров.

    Микропроцессор i80386.

    Микропроцессорный набор 80386 включает следующие схемы: 80386-

    быстродействующий 32-разрядный микропроцессор с 32- разрядной

    внешней шиной; 80387 - быстродействующий 32-разрядный

    математический сопроцессор; 82384 - генератор тактовых сигналов;

    82385 - контроллер кеш-помяти, 82307 - арбитр магистрали, 82308 -

    контроллер магистрали и.т.д.

    МП 80386 оптимизирован для многозадачных операционных систем и

    прикладных задач, для которых необходимо высокое

    быстродействие.Главной его особенностью является аппаратная

    реализация так называемой многосистемной програмной среды,

    обеспечивающей возможность совместной работы разнородных програм

    пользователей, ориентированных на разные операционные системы (

    UNIX, MS DOS, APX 86 ). МП 80386 обеспечивает програмную

    совместимость снизу вверх по отношению к 16- разрядным МП. МП имеет

    следующие характеристики: 16, 20 , 25, 33 Мгц -тактовая частота,

    производительность 4 млн команд в секунду, 32 Мб/с- пропускная

    способность шины.

    Микропроцессор i486.

    Микропроцессор содержит более 1 млн.

    транзисторов.Микропроцессорный набор включает в себя следующие

    микросхемы: 80486 - быстродействующий 32- разрядный процессор;

    82596СА - 32- разрядный сопроцессор LAN; 82320 - контроллер

    магистрали Micro Channel ( MCA ); 82350 - контроллер магистрали

    EISA и.т.д.

    Все процессоры семейства 486 имеют 32-разрядную архитектуру,

    внутреннюю кэш-память 8 КВ со сквозной записью (у DX4 -16 КВ).

    Модели SX не имеют встроенного сопроцессора. Модели DX2 реализуют

    механизм внутреннего удвоения частоты (например, процессор 486DX2-

    66 устанавливается на 33-мегагерцовую системную плату), что

    позволяет поднять быстродействие практически в два раза, так как

    эффективность кэширования внутренней кэш-памяти составляет почти 90

    процентов. Процессоры семейства DX4 - 486DX4-75 и 486DX4-100

    предназначены для установки на 25-ти и 33-мегагерцовые платы. По

    производительности они занимают нишу между DX2-66 и Pentium-60/66,

    причем быстродействие компьютеров на 486DX4-100 вплотную

    приближается к показателям Pentium 60. Напряжение питания

    составляет3,3 вольта, то есть их нельзя устанавливать на обычные

    системные платы. 486DX4-100 в настольных системах. К сожалению,

    Intel ограничивает поставки процессоров 486DX4-100, а цены на

    них установил на существенно более высоком уровне, чем на Pentium

    60, чтобы избежать конкуренции между собственными продуктами.

    Микропроцессоры фирмы АМD.

    Фирма AMD производит 486DX-40, 486DX2-50, 486DX2-66. Готовятся к

    выпуску процессоры 486DX2-80 и 486DX4-120. Они обеспечивают полную

    совместимость со всеми ориентированными на платформу Intel

    программными продуктами и такую же производительность, как и

    аналогичные изделия фирмы Intel (при одинаковой тактовой частоте).

    Кроме того, они предлагаются по более низким ценам, а процессор на

    40 MHz отсутствующий в производственной программе Intel,

    конкурирует с 486DX-33, превосходя его по произ- водительности на20

    процентов при меньшей стоимости.

    Микропроцессоры фирмы Cyrix.

    Фирма Cyrix разработала процессоры М6 и М7 (аналоги 486SX и 486DX

    2) на тактовые частоты 33 м 40 MHz, а также с удвоением частоты DX2-

    50 и DX2-66. Они имеют более быстродействующую внутреннюю кэш-

    память 8 КВ с обратной записью и более быстрый встроенный

    сопроцессор. По некоторым операциям производительность выше, чем у

    процессоров фирмы Intel, по некоторымнесколько ниже. Соответственно,

    существенно различаются и результаты на разных тестирующих

    программах. Цены на 486 процессоры Cyrix значительно ниже, чем на

    Intel и AMD.

    Для самых простых систем фирмой Texas Instruments продолжается

    выпуск дешевых, но эффективных процессоров 486DLC, которые, занимая

    промежуточное положение между 386 и 486 семейством (они выполнены

    в конструктиве 386 процессора, обеспечивают производительность на

    уровне 486 процессора при цене 386. Новая версия - 486SXL с

    увеличенной до 8 КВ внутренней кэш-памятью еще ближе приближается к

    характеристикам 486 семейства.

    Микропроцессоры фирмы Моtorola серии МС680ХХ.

    Это семейство содержит ряд 16 -разрядных микропроцессоров, 32

    -разрядные микропроцессоры : 68020, 68030, 68040. Модели

    микропроцессоров серии 680ХХ не совместимы по обьектным кодам с 8

    -разрядными микропроцессорами серии МС68ХХ.

    В 32 -разрядных микропроцессорах наряду с обеспечением

    совместимости с 16 -разрядными существенно расширены функциональные

    возможности : расширение режимов совместимости, масштабирование в

    ряде режимов ( т.е умножение содержимого индексного регистра на 1,

    2, 4 или 8 ) + 16 новых команд процессора и 7 команд сопроцессора.

    Основные характеристики : тактовая частота 16, 20, 30, 25, 40 ;

    разрядность АЛУ - 32 ; разрядность шин данных и адреса - 32.

    На кристаллах МП отсутствует блок управления внешней оперативной

    памятью. Управление оперативной памятьюсо страничной организацией

    осуществляется с помощью микросхемы МС68851.

    Отечественные микропроцессоры.

    32 - разрядные микропроцессоры серии “ Электроника ” и СМ ЭВМ.

    Основные архитектурные особенности : виртуальное адресное

    пространство ёмкостью 4 Гбайт; 32 -разрядное слово; 32 уровня

    прерывания ( 16 - векторных аппаратных и 16 програмных ); 21 режим

    адресации; инструкции переменного формата; поддержка совместимости

    с16 - разрядными моделями серии “ Электроника “.

    Микропроцессоры типа транстьютеров.

    Транстьютеры представляют собой микропроцессоры, расчитанные на

    работу в мультипроцессорных системах с однотипными процессорами и

    аппаратную поддержку вычислительных процессов. Особенностью

    транстьютеров является наличие коммуникационных быстрых каналов

    связи, каждий из которых может одновременно передавать по одной

    магистрали данные в процессор, а по другой - данные из него. В

    составе команд транстьютеров имеются команды управления процессами,

    поддержки инструкций языков высокого уровня. Транспьютеры главным

    образом применяются в качестве сопроцессоров ПЭВМ.

    Транспьютеры фирмы INMOS.

    Типичными транспьютерами являются модели Т414 и Т800.

    Модель Т414 содержит 6 32-разрядных регистров, три регистра

    стека, счётчик команд, регистр адреса рабочей зоны памяти, регистр

    операнда.

    Общее число команд МП равно 111, режимов адресации - 1,

    коммуникационных каналов связи - 4, скорость передачи по кождому

    каналу 20 Мбит/с.

    Модель Т800 содержит дополнительно сопроцессор арифметических

    операций с плавающей точкой с быстродействием до 2,25 млн. опер.сек.

    Системы програмирования транспьютеров в основном включают

    трансляторы с языков высокого уровня Паскаль, Си, Фортран.

    Некоторые характеристики транспьютеров фирмы INMOS : разрядность -

    32, скорость обработки данных - 40 Мбайт/с, адресуемое пространство

    - 4 Гбайт.

    Конструктивное выполнение.

    Cтруктуры различных типов МП могут существенно различаться, однако

    с точки зрения пользователя наиболее важными параметрами являются

    архитектура, адресное пространство памяти, разрядность шины данных,

    быстродействие.

    Архитектуру МП определяет разрядность слова и внутренней шины

    данных МП. Первые МП основывались на 4-разрядной архитектуре. Первые

    ПЭВМ использовали МП с 8- разрядной архитектурой, а современные МП

    основаны на МП с 16 и 32- разрядной архитектурой.

    Микропроцессоры с 4- и 8-разрядной архитектурой использовали

    последовательный принцип выполнения команд, при котором очередная

    операция начинается только после выполнения предыдущей. В некоторых

    МП с 16-разрядной архитектурой используются принципы параллельной

    работы, при которой одновременно с выполнением текущей команды

    производятся предварительная выборка и хранение последующих команд.

    В МП с 32-разрядной архитектурой используется коивейерный метод

    выполнения команд, при котором несколько внутренних устройств МП

    работают параллельно, производя одновременно обработку нескольких

    последовательных команд программы.

    Адресное пространство памяти определяется разрядностью адресных

    регистров и адресной шины МП. В 8-разрядных МП адресные регистры

    обычно составляются из двух 8-разрядных регистров, образуя 16-

    Страницы: 1, 2


    Приглашения

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хореографического искусства в рамках Международного фестиваля искусств «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хорового искусства в АНДОРРЕ «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»




    Copyright © 2012 г.
    При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.