Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Набір команд процесора



Найважливішим параметром, що характеризує тип процесора, є набір команд, які він може виконувати. Зрозуміло, всі процесори, на базі яких будується ПК, повинні вміти виконувати однаковий набір команд. У червні 1978 року фірма Intel випустила процесор, який назвала i8086, який IBM і застосувала в своїх перших ПК. Потім Intel випустила процесор i80186, який володів підвищеною продуктивністю. У лютому 1982 виходить новий процесор i80286, що володів рядом нововведень, порівняно з попередніми процесорами і що має знову вищу продуктивність, але при цьому сумісний за командами з попередніми процесорами. У червні 1988 з’являється нове покоління процесорів фірми Intel, і ці процесори маркуються i80386. Нарешті в 1991 виходить процесор i80486, що володіє ще вищою продуктивністю. Всі перераховані процесори, що встановлювалися в ПК, вміли виконувати однаковий набір команд, інакше вони не були б сумісні між собою програмно (тобто програми, що запускаються на одному процесорі, не виконувалися б на іншому). А набір команд, що виконується всіма цими процесорами, прийнято називати по серії, якій нумерувалися процесори, що виходили. Такий набір команд прийнято називати х86 . Таким чином, процесори, що встановлюються в ПК, називають х86 –процесорами, а саму архітектуру ПК нерідко називають х86 – архітектурою.

В подальшому компанією Intel випускалися процесори Pentium, Pentium MMX, Pentium Pro, Pentium II, Celeron, Pentium

III, Pentium IV. Найновішою моделлю фірми Intel є двоядерні процесори Core 2 Duo. Серед інших фірм–виробників процесорів слід відзначити AMD із моделями AMD–K, Athlon, Duron та Curix.

Швидкодія процесора багато в чому залежить від тактової частоти, яка у старіших моделях процесорів вимірювалася в мегагерцах (Мгц), а починаючи з Pentium IV – у гігагерцах (Ггц). Тактова частота визначається параметрами кварцового резонатора, що є кристалом кварцу в олов’яній оболонці. Під дію електричної напруги в кристалі кварцу виникають коливання електричного струму з частотою, що визначається формою і розмірами кристала. Частота цього змінного струму і називається тактовою частотою. Найменшою одиницею часу для процесора, як для логічного пристрою є період тактової частоти або просто такт. На кожну операцію (виконання команди) процесор витрачає декілька тактів.

Зрозуміло, що чим вища тактова частота процесора, тим продуктивніше він працює, оскільки за одиницю часу відбувається більша кількість тактів і виконується більша кількість команд. Новітні процесори працюють на вищих тактових частотах (це досягається покращенням технології їх виготовлення), показуючи велику продуктивність.

Але тактова частота не єдиний чинник, що визначає продуктивність процесора. Адже кількість тактів, що витрачається на виконання команд теж можна змінити. І якщо перші х86 процесори на виконання однієї команди витрачали в середньому близько 12 тактів, в 286 і 386 цей показник в середньому складав близько 4,5 тактів, в 486 – близько 2 тактів, то в сучасних процесорах в середньому виконується одна команда за такт або навіть декілька за рахунок паралельного виконання команд.

Різна кількість тактів, що витрачається процесорами на виконання команд, ускладнює їх порівняння з використанням тільки тактової частоти. Середню кількість операцій, що виконується за один такт роботи процесора, прийнято називати продуктивністю. Щоб теоретично порівнювати два процесори потрібно розглядати швидкодію і тактову частоту роботи в поєднанні.

Режими роботи процесора

Всі 32– і 64–розрядні процесори, починаючи з 386, можуть виконувати програми в декількох режимах. Режими процесора призначені для виконання програм в різних середовищах; у різних режимах роботи можливості чіпа не однакові, тому, що команди виконуються по–різному. Залежно від режиму процесора змінюється схема управління пам’яттю системи і завданнями.

Процесори можуть працювати в трьох режимах: реальному, захищеному і віртуально–реальному режимі (реальному всередині захищеного).

Реальний режим

У первинному IBM ПК використовувався процесор 8088, який міг виконувати 16–розрядні команди, використовуючи 16–розрядні внутрішні регістри і адресувати тільки 1 Мб пам’яті, використовуючи 20–розрядну шину адреси. Все програмне забезпечення ПК спочатку було призначено для цього процесора, його було розроблено на основі 16–розрядної системи команд і моделі пам’яті, об’ємом 1 Мб. Наприклад операціна система MsDOS, все програмне забезпечення дляMsDOS написане з розрахунку на 16–розрядні команди. Пізніші процесори, наприклад і80286, могли також виконувати ті ж самі 16–розрядні команди, що й і8088, але набагато швидше. Іншими словами процесор і80286 був повністю сумісний з і8088. 16–розрядний режим, в якому виконувалися команди процесорів і8088 і і80286 був названий реальним режимом. Всі програми, що виконуються в реальному режимі, повинні використовувати тільки 16–розрядні команди і 20–розрядну адресу. Для програмного забезпечення такого типу використовується однозадачний режим, тобто одночасно повинна виконуватися тільки одна програма. Немає ніякого вбудованого захисту для запобігання перезапису елементів пам’яті, зайнятих однією програмою або навіть самою операційною системою, іншими програмами: це означає, що при виконанні декількох програм цілком можуть бути зіпсовані дані або код однієї з програм, що може привести до „зависання”

Захищений режим Першим 32–розрядним процесором, призначеним дляПК, був і80386. Цей чіп міг виконувати абсолютно нову 32–розрядну систему команд. Для того, щоб повністю використовувати перевагу цієї нової системи команд, були необхідні 32–розрядна операційна система і 32–розрядні додатки. Цей новий режим називали захищеним, оскільки програми, що виконуються в ньому, захищені від перезапису використовуваних ними областей пам’яті іншими програмами. Такий захист робить систему надійнішою, оскільки вже жодна програма з помилками не зможе пошкодити інші програми або операційну систему. Знаючи, що розробка нових операційних систем і додатків, що використовують перевагу 32–розрядного захищеного режиму, займе якийсь час, Intel передбачила в процесорі 386 назад сумісний реальний режим. Завдяки цьому процесор 386 міг виконувати звичайні 16–розрядні додатки і операційні системи. Причому вони виконувалися набагато швидше, ніж на будь–якому процесорі попереднього покоління. Для більшості користувачів цього було досить: вони не вимагали 32–розрядних системи та додатків і задовольнялися тим, що 16–розрядні програми, що вже є у них, працювали швидше. На жаль, через це 386 процесор так ніколи і не використовувався в захищеному режимі, і, отже, всі переваги такого режиму втрачалися. Коли сучасний високопродуктивний процесор працює в реальному режимі, то він нагадує прискорений 8088. Тобто процесор може хоч і з величезною (в порівнянні з оригінальним 8088) швидкістю, але все таки виконувати тільки 16–розрядні додатки і адресувати тільки пам’ять розміром 1 Мб, з якою міг працювати 8088. Тому були необхідні нові операційні системи і нові додатки, які могли б на сучасних процесорах виконуватися в захищеному 32–розрядному режимі. Проте користувачі чинили опір всім спробам переходу до 32–розрядного середовища. Для них це означало, що потрібно, принаймні частково, відмовлятися від старого програмного забезпечення. Тільки в серпні 1995 року (через 10 років після виходу першого 32–розрядного процесора) нарешті з’явилася перша призначена для користувача 32–розрядна операційна система Windows 95. Користувачі прийняли її через те, що вона частково 16–розрядна і тому без перешкод виконує як нові 32–розрядні програми, так і старі, 16–розрядні. Саме для такої зворотної сумісності Windows 95 використовувала третій режим процесора.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.