Микропроцессоры Pentium 4

Последняя на 2001 год модификация МП Pentium — Pentium 4.Она предназначена для высокопроизводительных компьютеров, в первую очередь серверов, рабочих станций класса high-end и мультимедийных игровых ПК. Рассмотрим основные особенности Pentium 4.

Добавлены 144 новые потоковые инструкции, расширяющие набор SIMD-инструкций, ориентированных на форматы данных с плавающей запятой — SSE (Streaming [MD Extensions). Модуль вычислений с плавающей запятой и потоковый модуль оптимизированы для работы с видео- и аудиопотоками, ЗД- технологиями. имеется кэш 2-го уровня размером 256 Кбайт; он работает на полной частоте МП, использует встроенную программу коррекций ошибок и обслуживается быстродействующей шириной 256 бит (32 байта) шиной, работающей на частоте МП. Это для Pentium 4 с частотой 1500 МГц, например, обеспечивает скорость обмена с кэшем (трансфер) 48 Гбайт/с.

Есть возможность работы с системной шиной с эквивалентной частотой 400 МГц (Quard-Pumped Bus но 100 МГц), обеспечивая скорость обмена 3,2 Гбайт/с.

Вновь улучшена система «динамического исполнения»- (dinamic execution), что, в первую очередь, связано с наличием 20-ступенной (у МП Pentium III конвейер имел 10 ступеней) суперконвейерной структуры (superpipelining), лучшего пред­сказания ветвлений программы при условных передачах управления (branch prediction) и параллельного спекулятивного исполнения команд по нескольким предполагаемым путям ветвления (speculative execution). Поясним это. Динами­ческое исполнение позволяет процессору предсказывать порядок выполнения ин­струкций при помощи технологии множественного предсказания ветвлений, кото­рая прогнозирует прохождение программы по нескольким ветвям. Это оказывается возможным, поскольку в процессе исполнения инструкции процессор просматри­вает программу на несколько шагов вперед. Технология анализа потока данных позволяет проанализировать программу и составить ожидаемую последователь­ность исполнения инструкций независимо от порядка их следования в тексте про­граммы. И наконец, спекулятивное выполнение повышает скорость выполнения программы за счет выполнения нескольких инструкций одновременно, по мере их поступления в ожидаемой последовательности. Поскольку выполнение инструк­ций происходит на основе предсказания ветвлений, результаты сохраняются как «спекулятивные» с последующим удалением тех, которые вызваны промахами в предсказании. На конечном этапе порядок инструкций и результатов их выпол­нения восстанавливается до первоначального.

Используется новая микроархитектура, базирующаяся на двух параллельных 32-битных конвейерах и поддерживающая технологию поточной обработки Нурег Pipelined. Это позволило сделать эффективным длинный конвейер. Суть в том, что при длинном конвейере в задачах с частыми условными переходами его эф­фективность снижается. Два параллельных конвейера снижение эффективности уменьшают. Теперь реальна ситуация, когда в каждый момент времени одна инст­рукция загружается, другая декодируется, для третьей (или нескольких) форми­руется пакет данных, четвертая инструкция (или несколько) исполняется, для пятой записывается результат. И если при строго последовательном исполнении инструкций даже самые короткие операции исполнялись за 5 тактов, то при такой моточной обработке многие инструкции могут быть выполнены за такт.

Используется новая технология ускоренных вычислений (Rapid Execution Engine), использующая два быстрых, работающих на удвоенной частоте процессора АЛУ, выполняющие короткие арифметические и логические операции за 0,5 такта, и третье медленное АЛУ, исполняющее длинные операции (умножение, деление и т. д.).

Процессор имеет площадь кристалла 217 кв. мм, потребляет 52 Вт при частоте 1500 МГц, содержит 42 млн транзисторов. На базе Pentium 4 можно создать высо­коэффективную ММХ-систему, но для этого необходимо наличие:

- программного обеспечения, ориентированного на использование дополнитель­ных команд этого процессора;

- системной платы с чипсетами, поддерживающими данные микропроцессоры,

ЛЕКЦИЯ № 6

Поиск по сайту: