9.4 Структура одноядерного процессора
Структурная схема одноядерного процессора (рис.9.3) содержит:
четыре целочисленных устройства;
четыре устройства обработки мультимедийных данных;
по два устройства вычислений с плавающей запятой одинарной и расширенной точности;
два устройства загрузки-сохранения;
три устройства выполнения переходов.
Все функциональные устройства микропроцессора конвейеризированы. Команда выполняется за 10 тактов, причём одновременно может выполняться до шести команд. Для повышения эффективности функционирования исполнительных блоков результаты выполнения одной команды передаются непосредственно на вход другой команды, минуя запись в регистры.
Высокоэффективный блок выполнения операций с плавающей точкой обеспечивает производительность до 6 Gflops на операциях с одинарной точностью и от 3 до 6 Gflops на операциях с повышенной точностью.
Высокоскоростной интерфейс процессор-память обеспечивает интенсивную подкачку данных и команд в микропроцессор.
Процессор может напрямую адресовать до 18 Гбайт оперативной памяти и использует трёхуровневую кэш-память:
Внутренняя раздельная кэш-память команд и данных.
Внутренняя общая кэш-память команд и данных.
Внешняя общая кэш-память команд и данных.
Команды микропроцессора группируются компилятором в “связку” длинной 128 бит. Связка содержит три команды и шаблон, указывающий, какие команды связки могут выполняться одновременно. Команды в связке могут размещаться в порядке, отличном от исходного, и могут быть, как зависимы по данным и/или управлению, так и независимы.
- Предисловие
- Глава 1. Общие сведения о микропроцессорах
- 1.1 Классификация микропроцессоров
- 1.2 Характеристики микропроцессоров
- 1.2.1 Тактовая частота
- 1.2.2 Архитектура процессора
- 1.2.3 Технологический процесс производства
- 1.2.4 Частота системной шины
- 1.2.5 Размер кэша
- 1.3 Типы архитектур микропроцессоров
- 1.4 Структурная схема микропроцессоров
- 1.4.1 Микропроцессор Фон-Неймана
- 1.4.2 Конвейер
- 1.4.3 Зависимость между частотой и количеством ступеней конвейера
- 1.5 Представление информации в эвм
- 1.5.1 Двоичное представление целых чисел
- 1.5.2 Представление символьной информации
- Глава 2. Архитектура микропроцессоров ia-32
- 2.1 Состав и функции регистров
- 2.1.1 Основные регистры
- 2.1.2 Регистры дополнительных функциональных модулей
- 2.2 Типы адресации
- 2.3 Система команд
- 2.3.1 Классификация команд
- 2.3.2 Формат команды
- 2.3.3 Однобайтовые команды
- 2.3.4 Непосредственно заданные операнды
- 2.3.5 Команды с регистровыми операндами
- 2.3.7 Команды с операндами, расположенными в памяти
- Глава 3. Организация многоуровневой памяти
- 3.1 Принцип построения многоуровневой памяти
- 3.2 Организация кэш-памяти
- 3.3 Протоколы когерентности памяти микропроцессоров
- 3.4 Страничная организация памяти
- Глава 4. Режимы работы процессоров ia-32
- 4.1 Обзор режимов работы
- 4.2 Реальный режим адресации
- 4.3 Защищённый режим
- 4.3.1 Дескрипторные таблицы
- 4.3.2 Дескрипторные регистры
- 4.3.3 Дескриптор
- 4.3.4 Односегментная модель памяти
- 4.3.5 Многосегментная модель памяти
- Глава 5. Страничная организация памяти в процессорах ia‑32
- 5.1 Каталог страниц
- 5.2 Таблица страниц
- 5.3 Страничная переадресация
- 5.4 Диспетчер виртуальных машин системы Microsoft Windows
- Глава 6. Архитектура процессоров с параллелизмом уровня команд
- 6.1 Подходы к использованию ресурса транзисторов в микропроцессорах
- 6.2 Суперскалярные процессоры и процессоры с длинным командным словом
- 6.3 Зависимости между командами, препятствующие их параллельному исполнению
- 6.4 Предварительная выборка команд и предсказание переходов
- 6.5 Условное выполнение команд в vliw-процессорах
- 6.6 Декодирование команд, переименование ресурсов и диспетчеризация
- 6.7 Исполнение команд
- 6.8 Завершение выполнения команды
- 6.9 Направления развития архитектуры процессоров с параллелизмом уровня команд
- Глава 7. Мультитредовые микропроцессоры
- 7.1 Основы мультитредовой архитектуры
- 7.2 Выявление тредов
- 7.3 Мультитредовые процессоры с тредами, выявляемыми путем анализа потоков управления программы
- 7.3.1 Мультитредовая модель выполнения программы
- 7.3.2 Мультитредовые программы
- 7.3.3 Аппаратные средства мультитредовой архитектуры
- 7.3.4 Преимущества мультитредовой архитектуры
- 7.4 Мультитредовые процессоры с тредами, выявляемыми путем анализа потоков данных программы
- 7.5 Специфика мультитредовых моделей распараллеливания
- Глава 8. Модуль обработки вещественных чисел
- 8.1 Представление чисел с плавающей запятой
- 8.2 Состав модуля fpu
- Глава 9. Основы 64-разрядной архитектуры
- 9.1 Состав и назначение регистров микропроцессора ia-64
- 9.2 Особенности архитектуры epic
- 9.3 Архитектура x86-64
- 9.4 Структура одноядерного процессора
- 9.5 Многоядерные процессоры
- 9.6 Зачем нужны “лишние” разряды?
- Глава 10. Современные 64-разрядные микропроцессоры корпораций Intel и amd
- 10.1 Архитектура Intel Core 2
- 10.1.1 Intel Wide Dynamic Execution
- 10.1.2 Intel Intelligent Power Capability
- 10.1.3 Intel Advanced Smart Cache
- 10.1.4 Intel Smart Memory Access
- 10.1.5 Intel Advanced Digital Media Boost
- 10.1.6 Логическая схема процессора
- 10.2 Архитектура Intel Core i7
- 10.2.1 Технология Hyper-Threading в архитектуре Nehalem
- 10.2.2 Иерархия кэш-памяти в архитектуре Nehalem
- 10.3 Хронология развития семейств микропроцессоров с архитектурой Nehalem
- 10.4 Архитектура amd Athlon 64
- 10.4.1 Ядро процессора
- 10.4.3 Контроллер памяти
- 10.4.4 Контроллер HyperTransport
- 10.5 Архитектура amd k10
- 10.4.1 Технология amd Memory Optimizer Technology
- 10.5.2 Ядро процессора
- 10.5.3 Предвыборка данных и инструкций
- 10.5.4 Выборка из кэша
- 10.5.5 Предсказание переходов и ветвлений
- 10.5.6 Процесс декодирования
- 10.5.7 Диспетчеризация и переупорядочение микроопераций
- 10.5.8 Выполнение микроопераций
- 10.5.9 Технологии энергосбережения
- 10.5.10 Шина HyperTransport 3.0
- 10.5.11 Семейство процессоров Barcelona
- 10.5.12 Семейство процессоров Phenom
- Глава 11. Технологии, поддерживаемые современными микропроцессорами
- 11.1 Технологии тепловой защиты
- 11.1.1 Технология Thermal Monitor
- 11.1.2 Технология Thermal Monitor 2
- 11.1.3 Режим аварийного отключения
- 11.2 Технологии энергосбережения
- 11.2.1 Технология Enhanced Intel SpeedStep
- 11.2.2 Технология Cool'n'Quiet
- 11.3 Технология расширенной памяти
- 11.4 Технология антивирусной защиты
- 11.5 Технология виртуализации
- 11.6 Реализация технологий в современных микроархитектурах
- 11.6.2 Em64t – NetBurst
- 11.6.3 Intel Core
- 11.6.4 Intel Atom
- 11.6.5 Nehalem
- 11.6.6 Xeon
- Глава 12. Графические микропроцессоры
- 12.1 Основные термины и определения
- 12.2 Технологии построения трёхмерного изображения
- 12.2.1 Технологии повышения реалистичности трехмерного изображения
- 12.3 Шейдерный процессор
- 12.4 Особенности современных графических процессоров
- Глава 13. Однокристальные микроконтроллеры
- 13.1 Общая характеристика микроконтроллеров
- 13.2 Микроконтроллеры семейства avr
- Почему именно avr?
- 13.3 Общие сведения об омк avr
- 13.4 Характеристики avr-микроконтроллеров
- Глава 14. Технология производства микропроцессоров
- 14.1 Особенности производства процессоров
- 14.2 Новые технологические решения
- 14.3 Технология производства сверхбольших интегральных схем
- I. Выращивание кристалла кремния
- II. Создание проводящих областей
- III. Тестирование
- IV. Изготовление корпуса
- V. Доставка
- 14.4 Перспективы производства сбис
- Англо-русский словарь терминов и аббревиатур
- Библиографический список
- Интернет-ссылки
- 350072. Краснодар, ул. Московская, 2, кор. А.