Архитектура вычислительных систем 06 Архитектура Intel Архитектура

Архитектура вычислительных систем 06. Архитектура Intel

Архитектура Intel История семейства История архитектуры Память Режимы работы Ввод-вывод Современные процессоры Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 2

01. Микропроцессоры Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 3

01. Процессоры Intel 1971 г. Intel 4004 Характеристика: • 4 -х разрядный; • 2300 транзисторов; • тактовая частота 108 к. Гц; • технология производства: 3 мкм; • напряжение питания: 5 В; Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 4

01. Процессоры Intel 1978 г. Intel 8086 Характеристика: • 8 -16 -х разрядный; • 29000 транзисторов; • тактовая частота 10 МГц; • технология производства: 3 мкм; • напряжение питания: 5 В; Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 5

01. Процессоры Intel 1982 г. Intel 80286 Характеристика: • 16 -х разрядный; • 13400 транзисторов; • тактовая частота 6 -12 МГц; • технология производства: 3 мкм; • напряжение питания: 5 В; Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 6

01. Процессоры Intel 1991 г. Intel 80486 Характеристика: • 16 -32 -х разрядный; • 900000 транзисторов; • тактовая частота 25 -100 МГц; • технология производства: 3 мкм; • напряжение питания: 5 В; Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 7

01. Процессоры Intel 1993 г. Pentium Характеристика: • 32 -х разрядный; • 3, 1 млн транзисторов; • тактовая частота 60 -233 МГц; • технология производства: 0, 8 мкм; Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 8

01. Процессоры Intel Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 9

ПРОЦЕССОРЫ INTEL: СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Название Год выпус ка Частота Кэшпамять Количество транзисторов разр ядн ость Техно логия (мкм) 1 4004 1971 108 к. Гц − 2300 4 3 2 8008 1972 200 к. Гц − 2300 8 3 3 8080 1976 2 МГц − 6000 8 3 4 8086 1978 4, 77— 10 МГц − 30 000 8 3 5 80286 1982 6— 12 МГц − 135 000 16 1, 5 6 80386 (DX, SX) 1985 16— 33 МГц − 275 000 16 1, 5— 1 7 486(SX, SLK, DX) 1989 20— 100 МГц 8 кб L 1 (L 1 - 1 уровень) 900 000 — 1, 6 млн. 16 1 8 Pentium 1993 60 – 166 МГц 16 кб L 1 3. 3 млн. 32 0, 8 – 0, 5 5, 5 млн. 32 0, 5 № п/п 9 Pentium Pro 1994 150 – 200 МГц 16 кб L 1, 256 кб 2 Мб L 2 Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 10

Название Год выпус ка 10 Pentium ।। 1997 11 Celeron 1998 12 Pentium ।।। 1999 № п/п Частота Кэшпамять Количест во транзис торов Разрядность (бит) Технол огия (мкм) 233 – 300 МГц 32 кб L 1 512 кб L 2 7. 5 млн. 32 0, 25 128 кб L 1 7. 5 млн. – 19 млн. 32 0, 25 450 МГц – 1 ГГц 32 кб L 1 512 кб L 2 9— 28 млн. 32 0, 18 1, 3 — 3, 4 ГГц 8 кб L 1, 256 – 512 кб L 2 32 0, 18 – 0, 13 266 – 500 МГц 44 – 60 млн. 13 Pentium 4 2000 14 Pentium D 2005 2, 8 – 3, 2 ГГц 16 кб L 1, 2× 1 Мб L 2 230 млн. 32( с 64 -битным расширением) 0, 09 15 Intel Core 2 2006 3 ГГц 4 Мб L 2— 2 x 6 Мб L 2 291 млн. 64 65 нм 45 нм 16 Intel Core i 7 2008 2. 66— 3. 33 ГГц (4 х256 Кб L 2, 8 Мб L 3) 731 млн. 64 45 нм Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 11

01. Ключевые характеристики Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 12

01. Ключевые характеристики Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 13

01. Ключевые характеристики Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 14

01. Ключевые характеристики Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 15

02. Базовая архитектура Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 16

02. Базовая архитектура Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 17

02. Базовая архитектура Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 18

02. Архитектура Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 19

02. Архитектура Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 20

02. Архитектура MMX Добавлены --- 8 регистров MMX (64 разряда) Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 21

02. Архитектура MMX Добавлены --- 57 новых команд Пересылки данных; Упаковки/распаковки; Сложения/вычитания; Умножения; Сдвига; Сравнения; Поразрядных логических. Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 22

02. Архитектура MMX Добавлены --- 4 типа данных Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 23

02. Архитектура Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 24

02. Архитектура SSE (Streaming SIMD Extensions, потоковое SIMDрасширение процессора) Команды SSE делятся на 4 категории: SIMD-команды для данных одинарной точности с плавающей запятой (SPFP-команды); Дополнительные SIMD-команды для целочисленных данных; Команды управления кэшированием; Команды сохранения и восстановления компонент состояния процессора. 25

02. Архитектура SSE Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 26

02. Hyper Threading Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 27

02. Hyper Threading Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 28

02. Архитектура IA-64 Простой широкий конвейер Много команд за такт (до 6) Большие вычислительные ресурсы Много исполнительных устройств (11) Большой объем (до 12 MB) кэш-памяти Большое число регистров (264)

02. Архитектура IA-64 Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 30

02. Архитектура IA-64 Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 31

02. Архитектура IA-64 Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 32

02. Архитектура IA-64 Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 33

02. Иерархия кэш-памяти

02. Архитектура Core-I 7 Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 35

02. Архитектура Core-I 7 Intel Turbo Boost – при необходимости позволяет работающим ядрам повышать тактовую частоту • Технология Intel Smart Cache - эффективность кэш-памяти • Технология Intel Quick. Path Interconnect - повышения пропускной способности и снижения задержек в процессе обмена • Технология Intel HD Boost значительно повышает производительность в мультимедийных задачах Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 36

02. Архитектура Core-I 7 Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 37

02. Архитектура Core-I 7 Процессор Core i 72600 Core i 73820 Core i 73930 K Phenom II X 6 1100 T FX-8150 Частота ядра (std/max), ГГц 3, 4/3, 8 3, 6/3, 8 3, 2/3, 8 3, 3/3, 7 3, 6/4, 2 Стартовый коэффициент 34 умножения 36 32 33 18 Turbo Boost 4 -3 -2 -1 2 -2 -1 -1 6 -6 -5 -4 -3— 3 — Кол-во ядер/потоков вычисления 4/8 6/12 6/6 8/8 Кэш L 1, I/D, КБ 4× 32/4× 32 6× 32/6× 3 2 6× 64/6× 64 4× 64/8× 16 Кэш L 2, КБ 4× 256 6× 512 4× 2048 Кэш L 3, Ми. Б 8 10 12 6 8 Частота Un. Core, ГГц 3, 4 3, 6 3, 2 2 2, 2 Оперативная память 2×DDR 31333 4×DDR 3 -1600 2×DDR 3 -1333 2×DDR 3 -1866 Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 38

03. Работа с памятью Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 39

03. Работа с памятью Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 40

03. Работа с памятью Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 41

04. Защищенный режим Режим реальных адресов (real address mode). Защищённый режим (protected mode или PMode). Режим виртуального процессора 8086 (virtual-8086 mode) или V-Mode. Режим системного управления (system management mode или S-Mode). Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 42

04. Защищенный режим Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 43

04. Защищенный режим Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 44

04. Защищенный режим Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 45

05. Система прерываний Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 46

05. Система прерываний Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 47

05. Система прерываний Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 48

05. Система прерываний № Реальный режим Виртуальный режим 0 Особый случай ошибки деления 1 Прерывание пошаговой работы 2 Немаскируемое прерывание 3 Контрольный останов 4 Особый случай переполнения 5 Особый случай превышения диапазона 6 Особый случай недействительного кода операции 7 Особый случай отсутствия сопроцессора 8 Особый случай слишком малой IDT Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 49

05. Система прерываний № Реальный режим Виртуальный режим 9 Особый случай превышения сегмента Превышение сегмента сопроцессором 10 Зарезервировано Недействительный TSS 11 Зарезервировано Отсутствие сегмента 12 Зарезервировано Особый случай стека 13 Особый случай превышения сегмента Особый случай защиты 14 -15 Зарезервировано 16 Особый случай сопроцессора . . Зарезервированы . 31 - User… Кафедра ИИТ. Мокрушин А. А. 50