Особенности архитектуры CISC. Основные недостатки

История развития ЭВМ. Разделение ЭВМ на классы. Поколения ЭВМ.

Поколения ЭВМ

1. Основной признак – элементарная база, состоящая из электровакуумных ламп. Недостатки: большие габариты, большие затраты электроэнергии, большое время переключения состояний, высокая стоимость, быстрый износ.

2. Середина 50-х. Элементная база – транзистор. Это позволило уменьшить габариты, увеличить скорость и уменьшить стоимость. ЭВМ 2-го поколения производились уже серийно. Принципиальное отличие: работа с алгоритмическими языками программирования высокого уровня. Появились телетайпы для ввода и печатающие устройства для вывода информации, накопители на магнитных дисках.

3. Элементная база – интегральные микросхемы, появившиеся в 1960-х гг. В их состав были включены дисплеи, накопители на магнитных дисках, и некоторые другие элементы. ЭВМ 3-го поколения уже производились промышленно, и решались на них достаточно серьезные задачи.

4. В 1970-х гг. появились большие интегральные схемы (БИС), где на одной полупроводниковой пластине находилось несколько тысяч транзисторов. Такая высокая степень интеграции позволила создать микропроцессор (1972г). На их основе появился ПК. Кроме того, ЭВМ 4-го поколения имели цветные графические дисплеи, магнитные диски, электронные печатающие устройства.

5. ЭВМ 5-го поколения имеют элементной базой так называемые большие интегральные схемы, которые на одной пластине имеют миллионы транзисторов. Это позволило увеличить вычислительную мощность компьютера и все остальные элементы ПК должны соответствовать.

Классификация ЭВМ

Назначению. Обычно выделяют ЭВМ общего применения и ЭВМ ориентированные на вполне определенный класс задач. Традиционную электронную вычислительную технику (ЭВТ) подразделяют на аналоговую и цифровую.

Производительности: ЭВМ подразделяются по величине производительности. Разделение по быстродействию:

· Супер ЭВМ для решения крупномасштабных вычислительных задач, для обслуживания крупнейших информационных банков данных.

· Большие ЭВМ (mainframe), которые представляют собой многопользовательские машины с центральной обработкой, с большими возможностями для работы с базами данных, с различными формами удаленного доступа.

· Средние ЭВМ широкого назначения для управления сложными технологическими производственными процессами.

· Персональные и профессиональные ЭВМ, позволяющие удовлетворять индивидуальные потребности пользователей.

· Встраиваемые микропроцессоры, осуществляющие автоматизацию управления отдельными устройствами и механизмами.

Режимам работы:

Этапы развития процессоров Intel.

Родоначальником обширного семейства под общим названием Pentium (Pentium, Pentium MMX, Pentium II, Pentium HI, Pentium 4) стал процессор с индексом Р5, оснащенный интерфейсом Socket 4, чье производство началось в 1993 г. Линейка процессоров собственно Pentium включала модели с рабочими частотами 75-200 МГц.

Процессор Pentium MMX

Процессоры Pentium (ядро Р55С) с техно­логией MMX (Multi Media extension) стали существенным шагом вперед в семействе Pentium. В основе технологии ММХ лежит метод SIMD (Single Instruction — Multiple Data), который позволяет увеличить про­изводительность широкого набора муль­тимедийных приложений. Pentium MMX поддерживал 57 новых инструкций и че­тыре новых 64-разрядных типа данных. Основные характеристики процессора:

· 4,5 миллиона транзисторов;

· кэш-память L2 объемом до 1024 Кбайт на системной плате; » 64-разрядная шина данных;

· контроль целостности данных;

· встроенный контроллер прерываний микропроцессора;

· суперскалярная архитектура с возможностью параллельного ис­полнения двух целочисленных инструкций за один такт.

Процессор Pentium II

Процессор Pentium II на ядре Klamath начали выпускать в 1997 г. по тех­нологическим нормам 350 нм. Высокая интеграция данных и надежность обеспечивались шиной памяти и системной шиной с поддержкой ЕСС, механизмом анализа отказов, функцией восстановления и проверкой функциональной избыточности. Семейство процессоров Intel Pentium II включало модели с тактовыми частотами 233—450 МГц.

Особенности архитектуры Pentium II:

· число транзисторов 7,5 миллионов;

· множественное предсказание ветвлений, предугадываются несколько направлений ветвлений программы;

· анализ потока данных;

· полная поддержка технологии ММХ.

В результате целенаправленной политики Intel по разделению секторов рынка персональных компьютеров в 1998 г. появились процессоры Celeron, основанные на архитектуре Pentium П.

В 1999 г. на смену процессору Pentium II (Deschutes) пришел Pentium III на новом ядре Katmai, которое получило блок SSE (Streaming SIMD Extensions), расширенный набор команд ММХ и усовершенствованный механизм потокового доступа к памяти.

В результате целенаправленной политики Intel по разделению секторов рынка персональных компьютеров в 1998 г. появились процессоры Celeron, основанные на архитектуре Pentium П. Первые модификации (с ядром Covington) не имели кэш-памяти второго уровня, поэтому отставали в производительности от Pentium II, но отличались прекрасной разгоняемостью.

В 1999 г. на смену процессору Pentium II (Deschutes) пришел Pentium III на новом ядре Katmai, которое получило блок SSE (Streaming SIMD Extensions), расширенный набор команд ММХ и усовершенствованный механизм потокового доступа к памяти.

Celeron 233-533 МГц(апрель 1998 - январь 2000) Pentium III 500-1133 МГц(октябрь 1999 - июль 2001) Celeron II 533-1100 МГц(январь 2000 - июль 2001) Celeron/Pentium III 1000-1400 МГц(январь 2000 - июль 2001)

В 1998 г. для процессоров Pentium III был разработан интерфейс Socket 370, кристалл устанавливался в пластиковый корпуса PPGA.

Процессор Pentium 4 на ядре Willamette имел новую архитектуру, основанную на технологии NetBurst, ставшую логическим развитием архитектуры Pentium III-S на ядре Tualatin. Важным достоинством архитектуры Pentium 4 стал механизм термоконтроля, автоматически снижавший рабочую частоту, если темпе­ратура ядра превышала заданный порог.

Особенности архитектуры CISC. Основные недостатки.

Основоположником CISC-архитектуры можно считать компанию IBM с ее базовой архитектурой IBM360, ядро которой используется с1964 года и дошло до наших дней, например, в таких современных мейнфреймах как IBM ES/9000.

Лидером в разработке микропроцессоров с полным набором команд (CISC - Complete Instruction Set Computer) считается компания Intel со своей серией x86 и Pentium. Эта архитектура является практическим стандартом для рынка микрокомпьютеров. Для CISC-процессоров характерно: сравнительно небольшое число регистров общего назначения; большое количество машинных команд, некоторые из которых нагружены семантически аналогично операторам высокоуровневых языков программирования и выполняются за много тактов; большое количество методов адресации; большое количество форматов команд различной разрядности; преобладание двухадресного формата команд; наличие команд обработки типа регистр-память.

Недостатки CISC архитектуры:

· высокая стоимость аппаратной части;

· сложности с распараллеливанием вычислений.

Поиск по сайту: