Реферати

Реферат: Алгоритм роботи процесора

Аналіз системи підготовки і підвищення кваліфікації управлінських кадрів. Керування персоналом: суть, мети, задачі, функції. Роль управлінського персоналу. Поняття і взаємозв'язки кваліфікації і компетентності. Форми і методи підвищення кваліфікації управлінського персоналу. Оцінка управлінського персоналу: методи і підходи.

Розвиток і зміцнення феодального господарства білоруських земель у другій половині XIII - першій половині XVI ст.. Державно-освітні процеси в Східній Європі епохи Середньовіччя. Передумови узвишшя Новогородка. Форми феодальної власності в Литовському князівстві. Ріст феодального землеволодіння в XV-XVI вв. Роль селян у феодальному господарстві.

Операційний аналіз і його використання в регулюванні виробництва і витрат. Аналіз наявності, стани і рухи основних засобів, резервів підвищення фондовіддачі. Вивчення витрат на сировину, матеріали й устаткування, оплату праці, соціальні нестатки й амортизацію. Характеристика видів інформації, використовуваних в операційному аналізі.

Запалення: причини, умови виникнення і прояву. Поняття запалення як пристосувальній-захисно-пристосувальної реакції цілісного організму на дію патогенного подразника. Прояв захисної ролі запалення у тварин і людини. Причини й умови виникнення запалення, його місцеві і загальні прояви.

Причини пожеж у машинобудуванні й організаційні міри пожежної безпеки. Причини виникнення пожеж. Міри пожежної безпеки при експлуатації електроустановок, проведенні техпроцессов, використанні пальних речовин. Огнегасительние засоби і техніка гасіння пожеж. Системи оповіщення людей і пожежної сигналізації.

Зміст

Стор.

Вступ. ..

3

1. Історія розвитку процесорів. ..

1.1. Процесори фірми INTEL. ..

1.2. Процесори фірми AMD. ..

4

5

16

2. Алгоритм роботи процесора. ..

2.1. Пристрій процесора. ..

2.2. Алгоритм роботи процесора. ..

2.2.1. Арифметико-логічний Пристрій. ..

2.2.2. Переривання процесора. ..

22

22

24

24

32

Висновок. ..

34

Список літератури. ..

35

Введення

Одним з основних пристроїв сучасного персонального комп'ютера є центральний процесор. Який, на перший погляд, просто вирощений по спеціальній технології кристал кремнію. Однак цей кристал містить в собі безліч окремих елементів - транзисторів, які в сукупності і наділяють комп'ютер здатністю «думати».

Історія створення мікропроцесора почалася ще в 50-х роках, коли на зміну електронним лампам прийшли компактні «електронні перемикачі» - транзистори, потім - інтегральні схеми, в яких уперше вдалося об'єднати на одному кристалі кремнію сотні крихітних транзисторів. Але все-таки відлік літочислення комп'ютерної ери ведуть з 1971 року, з моменту появи першого мікропроцесора.

За три десятки років, минулих з цього знаменного дня, процесори сильно змінилися. Сучасний процесор це не просто набір транзисторів, а ціла система безлічі важливих пристроїв.

1. Історія розвитку процесорів

В цей час існують багато фірм по виробництву процесорів для персональних комп'ютерів. Це Intel, AMD, Cyrix, VIA, Centaur/IDT, NexGen, і багато які інші. Однак найбільш популярними є Intel і AMD. Розвиток процесорів цих ведучих фірм ми і постараємося розглянути.

Однак перш ніж заглиблюватися в історію виробництва процесорів необхідно дати характеристику деяким технічним термінам що характеризують процесор.

Тактова частота - це швидкість роботи процесора, а саме кількість операцій виконаних протягом 1 секунди.

Покоління - покоління процесорів відрізняються один від одного швидкістю роботи, архітектурою, виконанням і зовнішнім виглядом. Якщо переглянути покоління процесорів фірми Intel то їх було 8 (8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV).

Модифікація - у ведучих і постійно конкуруючих фірм Intel і AMD є дві модифікації процесорів. У Intel це Pentium і Celeron, у AMD це Athlon і Duron. Pentium і Athlon це дорогі процесори для графічних станцій або серверів, а Celeron і Duron це процесори для домашніх комп'ютерів.

Технологія виробництва - під технологією виробництва в цьому випадку розуміють розмір мінімальних елементів процесора. Так в 1999 році фірми перейшли на нову, 0,13 - мікронну технологію.

КЕШ-пам'ять першого рівня - невелика (декілька десятків кілобайт) сверхбистрая пам'ять, призначена для зберігання проміжних результатів обчислень.

КЕШ-пам'ять другого рівня - ця пам'ять більш повільна, але вона більше від 128 до 512 кбайт.

1.1. Процесори фирмиIntel

1971р. Intelо 4004

Перший процесор фірми Intelо був 4-х розрядним, мав 2300 транзисторів і тактову частоту 108 кГц. Призначався для калькуляторів Busicom. Технічні характеристики: 2300 транзисторів; технологія виробництва: 3 мкм; напруження живлення: 5 У; тактова частота: 108 кГц; загальна розрядність: 4.

1972 р. Intelо 8008

Цей процесор також мав 2300 транзисторів, але був 8-і розрядним, і тактова частота піднялася до 200 кГц. Дон Ланкастер створив на його основі прототип персонального комп'ютера. Технічні характеристики: 2300 транзисторів; технологія виробництва: 3 мкм; напруження живлення: 5 У; тактова частота: 200 кГц; загальна розрядність: 8.

1974 р. Intelо 8080

Швидкість цього процесора вже вимірювалася в МГц - їх було цілих два при 8-і битной розрядності. Число транзисторів зросло більш ніж в два рази. Технічні характеристики: 6000 транзисторів; технологія виробництва: 3 мкм; напруження живлення: 5 У; тактова частота: 2 МГц; загальна розрядність: 8.

1978 р. Intelо 8086

Частота цього процесора піднялася до 10 МГц. На його основі почали випускати комп'ютери IBM PC. Технічні характеристики: 29000 транзисторів; технологія виробництва: 3 мкм; напруження живлення: 5 У; тактова частота: 4,77-10 МГц; процесор 16-розрядний; шина даних 16-розрядна; адресна шина 20-розрядна; загальна розрядність: 16.

1979 р. Intelо 8088

Відрізнявся від попереднього тим, що шина даних і загальна розрядність були 8-і битними. Технічні характеристики: 29000 транзисторів; технологія виробництва: 3 мкм; напруження живлення: 5 У; тактова частота: 4,77-8 МГц; процесор 16-розрядний; шина даних 8-розрядна; адресна шина 20-розрядна; загальна розрядність: 8.

1982 р. Intelо 80186

Невдалий, жахливо капризний процесор. Про нього забули навіть батьки: на сайте Intelо немає про нього ніякої згадки. Технічні характеристики: 134000 транзисторів; напруження живлення: 5 У; тактова частота: 6 МГц; процесор 16-розрядний; шина даних 16-розрядна; адресна шина 20-розрядна; загальна розрядність: 16.

1982 р. Intelо 80286

Цей процесор примітний тим, що міг виконувати програми, написані для будь-якого з його попередників. Технічні характеристики: 134000 транзисторів; тактова частота: 6-12 МГц; процесор 16-розрядний; шина даних 16-розрядна; адресна шина 24-розрядна; загальна розрядність: 16.

1985 р. Intelо 386 DX

Перший дійсно багатозадачний CPU (на ньому навіть Windows95 працює). Кодове ім'я: P9. Технічні характеристики: 275000 транзисторів; тактова частота: 16-32 МГц; процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (16-32Мгц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1988 р. Intelо 386 SX

Low-End версія Intelо 386 DX. Кодове ім'я: P9. Технічні характеристики: 275000 транзисторів; тактова частота: 16-32 МГц; процесор 32-розрядний; шина даних 16-розрядна (16-32Мгц); адресна шина 24-розрядна; загальна розрядність: 16.

1989 р. Intelо 486 DX

Перший процесор з вбудованими КЕШем першого рівня і математичним співпроцесором (FPU), який істотно прискорив обробку даних. Кодове ім'я: P4. Технічні характеристики: 1,25 млн. транзисторів; тактова частота: 25-50 МГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (20-50Мгц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1990 р. Intelо 386 SL

Мобільна версія 386-го процесора. Кодове ім'я: P9. Технічні характеристики: 275000 транзисторів; тактова частота: 20-25 МГц; процесор 32-розрядний; шина даних 16-розрядна (20-25 Мгц); адресна шина 24-розрядна; загальна розрядність: 16.

1991 р. Intelо 486 SX

Low-End версія Intelо 486 DX без FPU. Кодове ім'я: P23. Технічні характеристики: 0,9 млн. транзисторів; тактова частота: 20-33 МГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 16-розрядна (19-33 МГц); адресна шина 24-розрядна; загальна розрядність: 16.

1992 р. Intelо 486 SL

Версія 486 DX з розширеними можливостями - контроллер шини ISA, DRAM контроллер, контроллер локальної шини. Технічні характеристики: 1,25 млн. транзисторів; тактова частота: 25-33 МГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (20-33 Мгц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1992 р. Intelо 486 DX2

Перший повністю 32-х розрядний процесор. Кодове ім'я: P24. Тих характеристики: 1,25 млн. транзисторів; тактова частота: 50-66 МГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (25-33 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1992 р. Intelо 486 SX2

Це той же 486 SX, але з частотою 50 МГц. Кодове ім'я: P23. Технічні характеристики: 0,9 млн. транзисторів; тактова частота: 50 МГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 16-розрядна (50 МГц); адресна шина 24-розрядна; загальна розрядність: 16.

1993 р. Intelо Pentiumо (P5)

Pentium - перший процесор з двухконвейерной структурою. Носив кодове ім'я P5 і випускався в конструктиве під Socket 4. КЕШ-пам'ять уперше була розділена - 8 Кб на дану і 8 Кб на інструкції. Технічні характеристики: 3,1 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,8 мкм; тактова частота: 60-66 МГц; КЕШ першого рівня: 16 Кб (8 Кб на дану і 8 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (60-66 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 4.

1993 р. Intelо Pentiumо (P54C)

Підвищення тактової частоти зажадало переходу на більш тонкий 0,50 мкм технологічний процес, а пізнє 0,35 мкм. Кодове ім'я: P54C. Технічні характеристики: 3,3 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,5-0,35 мкм; тактова частота: 75-200 МГц; КЕШ першого рівня: 16 Кб (8 Кб на дану і 8 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (50-66 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 5, пізнє Socket 7.

1994 р. Intelо 486 DX4

Остання "четвірка" із збільшеним до 16 Кб КЕШем першого рівня. Кодове ім'я: P24C. Тих характеристики: 1,6 млн. транзисторів; тактова частота: 75-100 МГц; КЕШ першого рівня: 16 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (25-33 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1995 р. Intelо Pentiumо Pro

Перший процесор шостого покоління. Уперше була застосована КЕШ-пам'ять другого рівня, працююча на частоті ядра процесора. Процесори мали дуже високу собівартість виготовлення і призначалися для могутніх (по тих, часам) серверів, але мав один недолік: погану оптимізацію для 16-битного коду. Випускався по технології 0,50 мкм, а пізніше по 0,35 мкм, що дозволило збільшити об'єм КЕШ-пам'яті L2 з 256 до 512, 1024 і 2048 Кб. Кодове ім'я: P6. Технічні характеристики: 5,5 млн. транзисторів - процесор, 15,5-31 млн. транзисторів - КЕШ-пам'ять; технологія виробництва: 0,5-0,35 мкм; тактова частота: 150-200 МГц; КЕШ першого рівня: 16 Кб (8Кб на дані і 8Кб на інструкції); полноскоростной КЕШ другого рівня в одному корпусі з процесором 256 Кб-2 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (60-66 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 8.

1997 р. Intelо Pentiumо MMX (P55C)

По мірі збільшення частки мультимедіа в процесорних рассчетах, посилення вимог гри було винайдено розширення MMX (Multi Media eXtention), вмісне 57 інструкцій для обчислень з плаваючою точкою, що істотно збільшує продуктивність комп'ютера в мультимедіа-додатках (від 10 до 60 %, в зависимомти від оптимізації). Кодове ім'я: P55C. Технічні характеристики: 4,5 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,28 мкм; тактова частота: 166-233 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (60-66 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 7.

1997 р. Intelо Pentiumо MMX (Tillamook)

Варіант Pentium MMX для ноутбуков - мав знижені напруження ядра і потужність. Механічно не був сумісний з Socket 7, але був переходник на це гніздо. Кодове ім'я: Tillamook. Технічні характеристики: 4,5 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 133-300 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (60-66 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм TCP або MMC.

1997 р. Intelо Pentiumо II (Klamath)

Перший процесор з лінійки Pentium II, що вбрав в себе достоїнства Pentiumо Pro і Pentiumо MMX. Випускався в новому конструктиве Slot 1 - це крайовий роз'єм з 242 контактами (картридж SECC), розроблений для процесорів модульної конструкції з КЕШ-пам'яттю другого рівня, виконаною на дискретних мікросхемах. Кодове ім'я: Klamath. Технічні характеристики: 7,5 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,35 мкм; тактова частота: 233-300 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня (512 Кб) розміщений на процесорній платі і працює на половині частоти ядра процесора; процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Slot 1.

1998 р. Intelо Pentiumо II (Deschutes)

Процесор з лінійки Pentium II, що змінив Klamath. Відрізняється від нього більш тонким технологічним процесом (0,25 мкм) і більш високими тактовими частотами. Конструктив - картридж SECC, який в старших моделях був змінений на SECC2 (КЕШ з одного боку від ядра, а не з двох, як в стандартному Deschutes; змінене кріплення кулера). Кодове ім'я: Deschutes. Технічні характеристики: 7,5 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 266-450 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня (512 Кб) розміщений на процесорній платі і працює на половині частоти ядра процесора; процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66-100 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Slot 1.

1998 р. Intelо Pentiumо II OverDrive

Варіант Pentiumо II, призначений для апгрейда Pentiumо Pro, т. е. для установки на материнські плати Socket 8. Кодове ім'я: P6T. Технічні характеристики: 7,5 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 333 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 512 Кб; процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Soket 8.

1998 р. Intelо Pentiumо II (Tonga)

Варіант Pentiumо II для ноутбуков. Побудований на 0,25 мкм ядрі Deschutes. Кодове ім'я: Tonga. Технічні характеристики: 7,5 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 233-300 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 512 Кб (працює на половині частоти ядра); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм мини-картридж, MMC-1 або MMC-2.

1998 р. Intelо Celeronо (Covington)

Перший варіант процесора з лінійки Celeronо, побудований на ядрі Deschutes. Для зменшення собівартості процесори випускалися без КЕШ-пам'яті другого рівня і захисного картриджу. Конструктив - SEPP (Single Edge Pin Package). Відсутність КЕШ-пам'яті другого рівня обумовлювала їх порівняно низьку продуктивність, але і високу здібність до розгону. Кодове ім'я: Covington. Технічні характеристики: 7,5 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 266-300 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня відсутній; процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Slot 1.

1998 р. Intelо Pentiumо II Xeon

Pentiumо II Xeon - серверний варіант процесора Pentiumо II, котрорий проводився на ядрі Deschutes і відрізнявся від Pentiumо II більш швидкою (полноскоростной) і більш ємною (є варіанти з 1 або 2 Мб) КЕШ-пам'яттю другого рівня і конструктивом - він випускався в конструктиве Slot 2 - це також крайовий роз'єм, але з 330 контактами, регулятором напруги VRM, що запам'ятовує пристроєм EEPROM. Виконувався в SECC корпусі. Кодове ім'я: Deschutes. Технічні характеристики: 7,5 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 400-450 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); полноскоростной КЕШ другого рівня (512 Кб-2 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (100 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Slot 2.

1998 р. Intelо Celeronо (Mendocino)

Подальший розвиток лінійки Celeronо. Має КЕШ-пам'ять L2 об'ємом 128 Кб, інтегровану в кристал процесора і працюючу на частоті ядра, завдяки чому забезпечується висока продуктивність. Кодове ім'я: Mendocino. Технічні характеристики: 19 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 300-433 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); полноскоростной КЕШ другого рівня (128 Кб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Slot 1.

1999 р. Intelо Celeronо (Mendocino)

Відрізняється від попереднього тим, що форм-фактор Slot 1 змінився на більш дешевий Socket 370 і збільшилася тактова частота. Кодове ім'я: Mendocino. Технічні характеристики: 19 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 300-533 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); полноскоростной КЕШ другого рівня (128 Кб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Socket 370.

1999 р. Intelо Pentiumо II PE (Dixon)

Останній Pentiumо II призначений для застосування в портативних комп'ютерах. Кодове ім'я: Dixon. Технічні характеристики: 27,4 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,25-0.18 мкм; тактова частота: 266-500 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм BGA, мини-картридж, MMC-1 або MMC-2.

1999 р. Intelо Pentiumо !!! (Katmai)

На зміну процесору Pentiumо II (Deschutes) прийшов Pentiumо !!! на новому ядрі Katmai. Доданий блок SSE (Streaming SIMD Extensions), розширений набір команд MMX і вдосконалений механізм потокового доступу до пам'яті. Кодове ім'я: Katmai. Технічні характеристики: 9.5 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 450-600 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 512 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (100-133 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Slot 1.

1999 р. Intelо Pentiumо !!! Xeon (Tanner)

Hi-End версія процесора Pentiumо !!!. Кодове ім'я: Tanner. Технічні характеристики: 9.5 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0.25-0.18 мкм; тактова частота: 500-900 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 512 Кб - 2 Мб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (100 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Slot 2.

1999 р. Intelо Pentiumо !!! (Coppermine)

Цей Pentiumо !!! виготовлявся по 0.18 мкм технології має тактову частоту до 1000 МГц. Була спроба випустити процесор на цьому ядрі з частотою 1113 Мгц, але вже після випуску в продаж з'ясувалося, що він в граничних режимах працює дуже нестабільно, і всі процесори з цією частотою були відкликані - цей інцидент сильно підмочив репутацію Intelо. Кодове ім'я: Coppermine. Технічні характеристики: 28.1 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,18 мкм; тактова частота: 533-1000 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (100-133 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Slot 1, FC-PGA 370.

1999 р. Intelо Celeronо (Coppermine)

Celeronо на ядрі Coppermine підтримує набір інструкцій SSE. Починаючи з частоти 800 МГЦ цей процесор працює на 100 МГц системою шині. Кодове ім'я: Coppermine. Технічні характеристики: 28.1 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,18 мкм; тактова частота: 566-1100 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 128 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66-100 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Socket 370.

2000 р. Intelо Pentiumо 4 (Willamette, Socket 423)

Принципово новий процесор з гиперконвейеризацией (hyperpipelining) - з конвейєром, що складається з 20 рівнів. Згідно із заявами Intelо, процесори, засновані на даній технології, дозволяють добитися збільшення частоти приблизно на 40 відсотків відносно сімейства P6 при однаковому технологічному процесі. Застосована 400 МГц системна шина (Quad-pumped), що забезпечує пропускну спроможність в 3,2 ГБайта в секунду проти 133 МГц шини з пропускною спроможністю 1,06 ГБайт у Pentium !!!. Кодове ім'я: Willamette. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0,18 мкм; тактова частота: 1.3-2 ГГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (400 МГц); роз'єм Socket 423.

2000 р. Intelо Xeon (Willamette)

Продовження лінійки Xeon: серверний версія Pentiumо 4. Кодове ім'я: Willamette. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0,18 мкм; тактова частота: 1.4-2 ГГц; КЕШ-паяти з відстеженням виконання команд; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); микроархитектура Intelо NetBurst; технологія гиперконвейерной обробки; високопродуктивний блок виконання команд; потоковие SIMD-розширення 2 (SSE2); поліпшена технологія динамічного виконання команд; блок обчислень з плаваючою комою подвоєної точності; процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (400 МГц); роз'єм Socket 603.

2001 р. Intelо Pentiumо !!!- S (Tualatin)

Подальше підвищення тактової частоти Pentiumо !!! зажадало перекладу на 0.13 мкм технологічний процес. КЕШ другого рівня знову повернувся до свого иначальному розміру (як у Katmai): 512 Кб і додалася технологія Data Prefetch Logic, яка підвищує продуктивність заздалегідь завантажуючи дані, необхідні додатку в кеш. Кодове ім'я: Tualatin. Технічні характеристики: 28.1 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,13 мкм; тактова частота: 1.13-1.4 ГГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 512 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (133 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм FC-PGA2 370.

2001 р. Intelо Pentiumо !!!- M (Tualatin)

Мобільна версія Tualatin-а з підтримкою нової версії технології SpeedStep, покликаною знизити витрату енергії акумуляторів ноутбука. Кодове ім'я: Tualatin. Технічні характеристики: 28.1 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,13 мкм; тактова частота: 700 МГц-1.26 ГГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 512 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (133 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм FC-PGA2 370.

2001 р. Intelо Pentiumо 4 (Willamette, Socket 478)

Цей процесор виконаний по 0.18 мкм процесу. Встановлюється в нову роз'єм Socket 478, т. до. попередній форм-фактор Socket 423 був "перехідним" і Intelо вдальнейшем не має намір його підтримувати. Кодове ім'я: Willamette. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0,18 мкм; тактова частота: 1,3-2 ГГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (400 МГц); роз'єм Socket 478.

2001 р. Intelо Celeronо (Tualatin)

Новий Celeronо має КЕШ другого рівня розміром 256 Кб і працює на 100 МГц системній шині, т. е. перевершує за характеристиками перші моделі Pentiumо !!! (Coppermine). Кодове ім'я: Tualatin. Технічні характеристики: 28.1 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,13 мкм; тактова частота: 1-1.3 ГГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (133 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм FC-PGA2 370.

2001 р. Intelо Pentiumо 4 (Northwood)

Pentium 4 з ядром Northwood відрізняється від Willamette великим КЕШем другого рівня (512 Кб у Northwood проти 256 Кб у Willamette) і застосуванням нового технологічного процесу 0,13 мкм. Кодове ім'я: Northwood. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0,13 мкм; тактова частота: 1,8-2,2ГГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня 512 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (400 МГц); роз'єм Socket 478.

2001 р. Intelо Xeon (Prestonia)

Цей Xeon виконаний на ядрі Prestonia. Відрізняється від попереднього збільшеним до 512 Кб КЕШем другого рівня. Кодове ім'я: Prestonia. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0,13 мкм; тактова частота: 2ГГц; КЕШ-паяти з відстеженням виконання команд; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня 512 Кб полоноскоростной); микроархитектура Intelо NetBurst; технологія гиперконвейерной обробки; високопродуктивний блок виконання команд; потоковие SIMD-розширення 2 (SSE2); поліпшена технологія динамічного виконання команд; блок обчислень з плаваючою комою подвоєної точності; процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (400 МГц); роз'єм Socket 603.

1.2. Процесори фирмиAMD

1982р. AMD Am 286

Цей процесор випускався по ліцензії Intel і мав декілька цікавих особливостей, таких як емуляцію EMS, а також здатність виходу з protected mode, якої не мали 286'е процесори Intel. Технічні характеристики: тактова частота: 12-16 МГц.

1983 р. AMD Am 386 DX

Практично повний аналог Intel-овской "трійки". Кодове ім'я: P9. Технічні характеристики: 275000 транзисторів; тактова частота: 16-32 МГц; процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (16- 32Мгц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1985 р. AMD Am 386 SX

Low-End версія AMD Am 386 DX. Кодове ім'я: P9. Технічні характеристики: 275000 транзисторів; тактова частота: 16-32 МГц; процесор 32-розрядний; шина даних 16-розрядна (16-32Мгц); адресна шина 24-розрядна; загальна розрядність: 16.

1991 р. AMD Am 486 DX

Процесор з вбудованими КЕШем першого рівня і математичним співпроцесором (FPU). Трохи відставав по продуктивності від аналогічного процесора фірми Intel. Кодове ім'я: P4. Технічні характеристики: 1,25 млн. транзисторів; тактова частота: 25-50 МГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (20-50Мгц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1993 р. AMD Am 486 DX2

Повністю 32-х розрядний процесор. Кодове ім'я: P24. Тих характеристики: 1,25 млн. транзисторів; тактова частота: 50-66 МГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (25-33 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1994 р. AMD Am 486 DX4

Остання "четвірка" від AMD з підвищеною тактовою частотою. Кодове ім'я: P24C. Тих характеристики: 1,25 млн. транзисторів; тактова частота: 75-120 МГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (25-40 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1995 р. AMD Am 586

Процесор п'ятого покоління з інтегрованим power management-ом. Призначався для установки на старі материнські плати (під "четвірки). Кодове ім'я: X5. Тих характеристики: 1,6 млн. транзисторів; тактова частота: 133 МГц; КЕШ першого рівня: 16 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (33 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1996 р. AMD K5 (SSA5)

Ці процесори побудовані по архітектурі x86-to-RISC86,

принципово відмінній від архітектури застосованої в процесорах Intel Pentium, але вони встановлюються в ту ж роз'єм Socket 7 на материнських платах і повністю сумісні з процесорами Pentium. Перші процесори на ядрі SSA/5 були недоробленими і послужили погану службу реальному K5, що вийшов пізніше. Для маркіровки цих процесорів використовувався PR-рейтинг, а не реальна частота. Кодове ім'я: SSA5. Технічні характеристики: 4,3 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,5 мкм; тактова частота: 75-100 МГц; КЕШ першого рівня: 24 Кб (8 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (50-66 МГц); адресна шина 32- розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 7.

1996 р. AMD K5 (5k86)

Цей процесор показував відмінну продуктивність в оффисних додатках, але мав слабий FPU, проте як і попередній. Для маркіровки цих процесорів також використовувався PR- рейтинг. Кодове ім'я: 5k86. Технічні характеристики: 4,3 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,35 мкм; тактова частота: 90-133 МГц; КЕШ першого рівня: 24 Кб (8 Кб на дану і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64- розрядна (60-66 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 7.

1997 р. AMD K6о

Процесор, побудований по x86-to-RISC86 технології, може виконувати до 6 інструкцій RISC86 одночасно. Він встановлюється в роз'єм Socket 7 і може бути використаний в платах, призначених для процесорів Pentium. На відміну від своїх побратимів - процесорів Pentium MMX і Cyrix 6x86MX, він програмно сумісний з процесором Pentium Pro і працює з MMX інструкціями, що робить його порівнянним з процесором Pentium II фірми Intel. Був створений на базі дизайну процесора 686 від придбаної AMD компанії NexGen. Кодове ім'я: K6. Технічні характеристики: 888 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0835 мкм; тактова частота: 166-233 МГц; КЕШ першого рівня: 64 Кб (32 Кб на дану і 32 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 7.

1997 р. AMD K6о (Little Foot)

Цей процесор випускався по 0.25 мкм технологічному процесу і мав більше за вискую тактову частоту, ніж попередник. Кодове ім'я: Little Foot. Технічні характеристики: 8.8 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 233-300 МГц; КЕШ першого рівня: 64 Кб (32 Кб на дану і 32 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 7.

1998 р. AMD K6о-2

У цьому процесорі основними удосконаленнями є підтримка додаткового набору інструкцій 3DNow!, який істотно підвищує продуктивність в оптимізованих програмах і грі, а також 100-МГц системна шина. Кодове ім'я: Chomper XT. Технічні характеристики: 9.3 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0.25 мкм; тактова частота: 266-550 МГц; КЕШ першого рівня: 64 Кб (32 Кб на дану і 32 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64- розрядна (66-100 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 7.

1999 р. AMD K6о

Перший процесор від AMD, що має КЕШ-пам'ять другого рівня, об'єднану з ядром. Являють собою K6-2 з 256 Кбайт КЕШ-пам'яттю L2 на чопі, працюючою на тій же частоті, що і ядро процесора. Рекомендується для установки на материнські плати Super Socket 7, що мають підтримку AGP. Кодове ім'я: Sharptooth. Технічні характеристики: 21.3 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0.25 мкм; тактова частота: 350- 500 МГц; КЕШ першого рівня: 64 Кб (32 Кб на дану і 32 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); КЕШ третього рівня на материнській платі (до 3 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (100 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Super Socket 7.

1999 р. Mobile AMD K6о-2

Мобільна версія K6о-2 з технологією PowerNow!, покликаної знижувати споживану процесором потужність. Технічні характеристики: 9.3 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0.25 мкм; тактова частота: 300-500 МГц; КЕШ першого рівня: 64 Кб (32 Кб на дану і 32 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 2 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (100 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 7.

1999 р. AMD Athlon

Перший процесор, архітектура і інтерфейс

якого відрізняються від Intel. Після його виходу позиції Intel дещо похитнулися, т. до. він демонстрував велику продуктивність в більшості додатків, ніж Pentium !!! при рівних тактових частотах. Має розширений набір інструкцій Enhanced 3DNow!. Кодове ім'я: K7, К75 (алюмінієві з'єднання), К76 (мідні з'єднання). Технічні характеристики: 22 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0.25-0.18 мкм; тактова частота: 500-1000 МГц; КЕШ першого рівня: 128 Кб (64 Кб на дану і 64 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 512 Кб, працюючий на 1/2, 2/5 або 1/3 частоти процесора; процесорна шина - Alpha EV-6 200 МГц (DDR 100х2); загальна розрядність: 32; роз'єм Slot A.

2000р. AMD Athlon Thunderbird

Цей процесор випущений по технології 0,18 мкм з використанням технології мідних з'єднань. Спочатку випускався в форм-факторі Slot А, пізнє Socket A. На чопі інтегровані 256 Кбайт КЕШа другого рівня, працюючого на частоті процесора. Кодове ім'я: Thunderbird. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0.18 мкм; тактова частота: 600-1400 МГц; КЕШ першого рівня: 128 Кб (64 Кб на дану і 64 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); процесорна шина - Alpha EV-6 200-266МГц (DDR 100х2- 133х2); загальна розрядність: 32; роз'єм Slot А, пізнє Socket A.

2000р. AMD Duron (Spitfire)

Low-End версія Athlon Thunderbird з урізаним до 64 Кбайт КЕШем другого рівня. Розносить Celeron в "пух і прах", хоч володіє меншою ціною. Кодове ім'я: Spitfire. Технічні характеристики: 25 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0.18 мкм; тактова частота: 600-950 МГц; КЕШ першого рівня: 128 Кб (64 Кб на дану і 64 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 64 Кб (полноскоростной); процесорна шина - Alpha EV-6 200МГц (DDR 100х2); загальна розрядність: 32; роз'єм Socket A.

2000р. AMD K6о-2+

Останній процесор з сімейства K6о виконаний по 0,18 мкм технологічному процесу, має КЕШ-пам'ять другого рівня розміром 128 Кбайт і технологію PowerNow!. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0.18 мкм; тактова частота: 450-550 МГц; КЕШ першого рівня: 64 Кб (32 Кб на дану і 32 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 3 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (95-100 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Super Socket 7.

2001 р. Mobile AMD Duron

Мобільна версія Duron-а з технологією PowerNow!. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0.18 мкм; тактова частота: 700-950 МГц; КЕШ першого рівня: 128 Кб (64 Кб на дану і 64 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 64 Кб (полноскоростной); процесорна шина - Alpha EV-6 200МГц (DDR 100х2); загальна розрядність: 32.

2001 р. AMD Athlon 4

Мобільний Athlon на новому ядрі Palomino, в котрое додана підтримка набору інструкцій SSE від Intel. Кодове ім'я: Palomino. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0.18 мкм; тактова частота: 950-1200 МГц; КЕШ першого рівня: 128 Кб (64 Кб на дану і 64 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); процесорна шина - Alpha EV-6 266МГц (DDR 133х2); загальна розрядність: 32; роз'єм Socket A.

2001р. AMD Athlon MP

Перший процесор від AMD, расчитанний на роботу в двухпроцессорних системах, виконаний на ядрі Palomino. Кодове ім'я: Palomino. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0.18 мкм; тактова частота: 1000-1600 МГц; КЕШ першого рівня: 128 Кб (64 Кб на дану і 64 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); процесорна шина - Alpha EV-6 266МГц (DDR 133х2); загальна розрядність: 32; роз'єм Socket A.

2001р. AMD Duron (Morgan)

Цей Duron виконаний на ядрі Morgan - урізаному варіанті

Palomino (КЕШ L2 не 256, а 64 Кбайта). Кодове ім'я: Morgan. Технічні характеристики: 25.18 млн. транзисторів; технологія виробництва: 0.18 мкм; тактова частота: 1000-1200 МГц; КЕШ першого рівня: 128 Кб (64 Кб на дану і 64 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 64 Кб (полноскоростной); процесорна шина - Alpha EV-6 200МГц (DDR 100х2); загальна розрядність: 32; роз'єм Socket A.

2001р. AMD Athlon XP

Версія процесора на ядрі Palomino для настільних комп'ютерів. При маркіровці цих процесорів використовується не реальна тактова частота, а індекс продуктивності, т. е. показується якому Pentium 4 відповідає даний процесор. Наприклад Athlon XP 2000+ працює на частоті 1666 МГц. На відміну від AMD K5, це реальний показник і Athlon XP 1900+ дійсно не поступається Р4 1900 МГц, а в деяких додатках навіть перевершує його. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0.18 мкм; тактова частота: 1333-1666 МГц; КЕШ першого рівня: 128 Кб (64 Кб на дану і 64 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 64 Кб (полноскоростной); процесорна шина - Alpha EV-6 266МГц (DDR 133х2); загальна розрядність: 32; роз'єм Socket A.

2. Алгоритм роботи процесора

2.1. Пристрій процесора

Основні функціональні компоненти процесора

Ядро: Серце сучасного процесора - виконуючий модуль. Pentium має два паралельних цілочисельних потоку, що дозволяють читати, інтерпретувати, виконувати і відправляти дві інструкції одночасно.

Провісник ветвлений: Модуль прогнозу ветвлений намагається вгадати, яка послідовність буде виконуватися кожний раз коли програма містить умовний перехід, так щоб пристрої попередньої вибірки і декодування отримували б інструкції готовими заздалегідь.

Блок плаваючої точки. Третій виконуючий модуль всередині Pentium, що виконує нецілочисельні обчислення

Первинний кеш: Pentium має два внутричипових кеша по 8kb, по одному для даних і інструкцій, які набагато швидше більшого зовнішнього повторного кеша.

Шинний інтерфейс: приймає суміш коду і даних в CPU, розділяє їх до готовності до використання, і знову з'єднує, відправляючи назовні.

Рис. 1Внутреннее будова процесора

Всі елементи процесора синхронізуються з використанням частоти годин, які визначають швидкість виконання операцій. Самі перші процесори працювали на частоті 100kHz, сьогодні рядова частота процесора - 2000MHz, інакше говорячи, часики цокають 2000 мільйонів разів в секунду, а кожний тик спричиняє за собою виконання багатьох дій. Лічильник Команд (PC) - внутрішній покажчик, вмісний адресу наступної команди, що виконується. Коли приходить час для її виконання, Керуючий Модуль вміщує інструкцію з пам'яті в регістр інструкцій (IR). У той же самий час Лічильник команд збільшується, так щоб вказувати на подальшу інструкцію, а процесор виконує інструкцію в IR. Деякі інструкції управляють самим Керуючим Модулем, так якщо інструкція свідчить ' перейти на адресу 2749', величина 2749 записується в Лічильник Команд, щоб процесор виконував цю інструкцію наступною.

Багато які інструкції введуть в дію Арифметико-логічний Пристрій (АЛУ), працюючий спільно з Регістрами Загального Призначення - місце для тимчасового зберігання, яке може завантажувати і вивантажувати дані з пам'яті. Типовою інструкцією АЛУ може служити додавання вмісту елемента пам'яті до регістра загального призначення. АЛУ також встановлює біти Регістра Станів (Status register - SR) при виконанні інструкцій для зберігання інформації про її результат. Наприклад, SR має біти, вказуючі на нульовий результат, переповнення, перенесення і так далі. Модуль Управління використовує інформацію в SR для виконання умовних операцій, таких як ' перейти за адресою 7410 якщо виконання попередньої інструкції викликало переповнення'.

Це майже все що стосується самого загальної розповіді про процесори - майже будь-яка операція може бути виконана послідовністю простих інструкцій, подібних описаним.

2.2. Алгоритм роботи процесора

Весь алгоритм роботи процесора можна описати в трьох строчках

НЦ

¦ читання команди з пам'яті за адресою, записаній в СК

¦ збільшення СК на довжину прочитаної команди

¦ виконання прочитаної команди

КЦ

Однак для повного уявлення необхідно визначити логічні схеми виконання тих або інакших команд, обчислення величин, а це вже функції Арифметико-логічного Пристрою

2.2.1. Арифметико-логічний Пристрій

На рівні логічних схем АЛУ складається з логічних елементів, суматорів, тригерів і деяких інших елементів.

Логічний елемент - електронна схема, реалізуючий елементарну перемикаючу функцію. При реалізації функцій перемикання вхідні змінні відповідають вхідним сигналам, а вихідний сигнал являє собою значення функції. Усього існує десять логічних елементів, реалізуючий десять логічних (елементарних або складних) функцій.

Логічна схема може реалізувати складну функцію алгебри логіки, а може входити до складу іншого функціонального блоку процесора (суматора, дешифратора, регістра, тригера.)

Тригер - електронна схема з двома стійкими станами, призначена для зберігання одного біта інформації. Тригер переходить з одного стійкого стану в інше при впливі деякого вхідного сигналу. Тригер має вхід для установки в стан 0 (X0) і в 1 (X1). На виході видається стан тригера, який видається в прямому (Y) і в інверсному (Y1) вигляді. У комп'ютерах використовують і тригери, що не синхронізуються, що синхронізуються. Тригер, що Синхронізується - це тригер, зміна стану якого здійснюється тільки в момент подачі сигналу синхронізації 2. Схема реалізації тригера - клямки на елементах І-НЕ (a) і АБО-НЕ (b).

Тригер-клямка фіксує стан вхідного сигналу, поданого на один з його входів (малюнок 2.)

Рис. 3. Схема реалізації RS-тригера на елементах І-НЕ.

RS-тригер - двухвходовий тригер з роздільними входами для установки в 0 або 1 (малюнок 3.) При подачі одиничного сигналу на вхід R (-X0) тригер переходить в стан 0 (Y=0, Y1=1), а при подачі на вхід S (=X1) одиничного сигналу - в стан 1 (Y=1, Y1=0). Одночасна подача одиничного сигналу на обидва входи заборонена. Звичайно RS-тригери бувають що синхронізуються (вхід для синхронізації - V).

Рис. 4. Схема реалізації Т-тригера.

Т-тригер - одновходовий тригер з рахунковим входом: інформація подається одночасно на два входи. При подачі сигналу стан тригера міняється на протилежне (малюнок 4.) Він, як правило, є таким, що не синхронізується, і дозволяє не тільки зберігати інформацію, але і здійснювати складання по модулю 2.

Рис. 5. Схема реалізації D-тригера.

D-тригер виконує функцію затримки вхідного сигналу на один такт синхронізації (малюнок 5.). Сигнал, що з'явився на вході D (=X0) в момент часу Т, затримується в ньому і з'являється на виході Y в момент часу Т+1.

JK-тригер - двухвходовий тригер, що допускає роздільну установку стану 0 і 1, а також зміну поточного стану (режим з рахунковим входом), здійснювану при подачі на обидва входи одиничного сигналу. Вхід K в цьому тригері відповідає входу R (=X0) RS-тригера, а вхід J - S (=X1).

DF-тригер - двухвходовий тригер, що дозволяє по одному входу реалізувати режим D-тригера, а по іншому - модифікувати режим роботи. Вхід D відповідає X1, а F - X0. При F=0 DF-тригер зберігає поточний стан. Сигнал F=1 встановлює тригер в стан 0. При D=1 і F=1 тригер встановлюється в стан 1.

Тригери з нестійкими станами називаються вібраторами. Схема з одним нестійким станом (тригер Шмідта, одновибратор) генерує імпульсний сигнал певної тривалості. Схема з двома нестійкими станами називаетсямультивибратороми служить для генерації послідовності прямокутних сигналів. Він використовується тактовим генератором.

Рис. 6. Реалізація регістра.

Регістр- схема для прийому, зберігання і передачі n-розрядного блоку даних Вони використовуються для проміжного зберігання, зсуву, перетворення і інверсій даних. Регістри виконуються на тригерах і логічних елементах. Їх число і тип визначаються розрядністю слова і призначенням регістра. Якщо регістр не вимагає попереднього скидання даних, (тобто установки всіх його осередків в нуль), то нові дані замінюють в ньому старі. Схема регістра показана на малюнку 6.

Рис. 7. Реалізація одноразрядного суматора з перенесенням знака.

У залежності від способу управління розрізнюють декілька типів тригерів: D- (з одним входом), RS- (з двома входами), Т- (з рахунковим входом), RST- (з двома входами і рахунковим виходом) тригери, і універсальні тригери: JK- і DF-тригери.

Цілочисельне АЛУ

Цілочисельний арифметико-логічний пристрій є, напевно, першим універсальним АЛУ. Це АЛУ могло працювати з цілими числами і дійсними числами з фіксованою.

Не дивлячись на велике число команд мікропроцесора, цей пристрій фактично всі команди зводить до дев'яти елементарних операцій. Все воно приведені в таблиці.

Елементарні операції цілочисельного АЛУ.

Операція

Позначення

Кількість

операндів

Підсистема

виконання

Складання

+

2

Суматор

Віднімання

-

3

Суматор і регістр

Логічне множення, І

^, &, and

2

Логічні схеми

Логічне складання, АБО

V, ¦, or

2

Логічні схеми

Зсув вліво

<2

Регістр

Зсув вправо

> >

2

Регістр

Інверсія (НЕ)

!,not

1

Логічні схеми

Збільшення на 1,

инкремент

++, inc

1

Суматор

Зменшення на 1,

декремент

- -, dec

1

Суматор

Саме ці операції виконуються за один такт мікропроцесора, і мають найбільшу швидкість виконання. Фактично всі інші операції здійснюються за допомогою цих дев'яти базових. Так, множення восьмиразрядних цілих чисел А і В виконуються по наступному алгоритму:

Обнуляється результат.

Якщо останній розряд числа В - одиниця, струм результату додається число

Повторюються кроки з другого по третій сім разів.

Помітимо, що зсув вліво на 1 розряд відповідає множенню на два, а зсув вправо на один розряд - цілочисельному діленню на два.

Команда зміни знака числа буде наступною:

Спочатку відбувається інверсія числа.

Після цього проводиться инкремент результату (т. е. до нього додається одиниця.)

Таким чином число переводиться в додатковий код. Команда визначення знака числа засновується просто на перевірці самого старшого біта.

АЛУ для чисел з плаваючою точкою

При проведенні операцій з плаваючою точкою логіка розрахунків ускладнюється. Справа в тому, що операції доводиться виконувати на числах, що мають не тільки різні мантиси, але і різні порядки. Тому перед проведенням операцій над дійсними числами потрібна нормалізація, тобто приведення двох дійсних чисел до одного порядку. (звичайно більшому по величині з двох чисел). Для цих цілей в арифметико-логічному пристрої з плаваючою точкою окремо виконується дії з порядком, окремо - з мантисою. Нормалізація відбувається таким чином:

1. Знаходиться різниця порядків більшого і меншого числа.

2. Мантиса меншого числа зсувається вправо на число біт, рівне різниці, отримане на кроці 1.

Після цього виробляються звичайні цілочисельні операції з мантисою. Далі, після отримання результату обчислень іноді проводиться корекція мантиси числа з плаваючою точкою. Алгоритм корекції наступний:

1. Забираються всі незначущі нулі в лівій частині мантиса. Для цього здійснюється зсув вліво мантиси на n розрядів (n - число незначущих нулів зліва.)

2. Після цього число n віднімається з порядку.

Як правило, операцію корекції викликають примусово, а не запускають автоматично.

При роботі цього пристрою необхідно, щоб йому правильно передавався і порядок, і мантису числа. Саме тому в більшості пристроїв для проведення операцій з плаваючою точкою всі операнди і результати, а також проміжні числа зберігалися в одноманітній формі. Звичайно нею є формат дійсних чисел з розширеною точністю, довжиною 80 біт (10 байт). Перетворенням чисел в цей формат і з цього формату в формат інших дійсних і цілих чисел здійснюється пристроєм управління співпроцесора.

2.2.2. Переривання процесора

При роботі процесорної системи можуть виникати особливі випадки, коли процесор вимушений переривати роботу поточної програми і перейти до обробки цього особливого випадку, більш термінового і важливого. Причинами переривання поточної програми може бути:

- зовнішній сигнал по шині управління - переривань, що маскуються і переривання, що немаскується;

- аномальна ситуація, що склався при виконанні команди програми і перешкоджаючу її подальшому виконанню;

- команда переривання, що знаходиться в програмі.

Перша з вказаних вище причин відноситься до апаратних переривань, а дві інші - до програмних переривань. Відмітимо, що апаратні переривання непередбачувані і можуть виникати в будь-які моменти часу.

За допомогою апаратних переривань здійснюється взаємодія процесора з пристроями введення-висновку (клавіатурою, диском, модемом і т. п.), таймером і внутрішніми годинами, повідомляється про виникнення помилки на шині або в пам'яті, про аварійне вимкнення мережі і т. п. При виникненні апаратного переривання процесор виявляє його джерело, зберігає мінімальний контекст поточної програми (включаючи адресу повернення), і перемикається на спеціальну програму - обробник переривання (interrupt handler). Ця програма правильно реагує на виниклу ситуацію (наприклад, вміщує символ з клавіатури в буфер, прочитує сектор з диска і т. п.), що називається 1обслуживаниемпреривания. Після обслуговування переривання процесор повертається до перерваної програми, неначе переривань не було.

Програмні переривання звичайно називаютсяособими випадками, илиисключениями (exception). Особливі випадки виникають, наприклад, при діленні на нуль, порушення при захисті по привілеях, перевищенні довжини сегмента, виході за межу масиву. Як правило, передбачити ці виключення неможливо. Однак та, що зустрічається в програмі 1командапрериваниявполне передбачуваний і знаходиться під управлінням програміста. Реакція процесора на програмне переривання таке ж, як і на апаратне переривання, однак його обробка проводиться 1обработчиком особливих випадки (exception handler).

Всі особливі випадки кваліфікуються на:

Порушення (fault). Особливий випадок, який процесор може виявити до виникнення фактичної помилки (наприклад - порушення правил привілеїв). Після обробки порушення можна продовжити програму, здійснивши повторне виконання (рестарт) винної команди. Іноді це виключення називають відмовою.

Пастка (trap). Особливий випадок, який виникає після закінчення винної програми. Після обслуговування пастки процесор продовжує виконання програми з команди, що знаходиться після винної. Типовий приклад - команда переривання INT n в процесорах сімейства x86 або переривання при переповненні.

Аварія (abort)- виникає при так серйозній помилці, що контекст програми втрачається і продовжувати її неможливо. Причину аварії встановити не можна, тому рестарт неможливий і її необхідно припинити. Іноді аварія називаетсявиходом з процесу.

Обработкавсех переривання і особливих випадків відбувається, загалом, однаково і складається з двох основних етапів. На першому етапі процесор виконує деякі "рефлексивние" операції, які однакові для всіх переривань і виключень, і якими програміст управляти не може. На другому етапі запускається створений програмістом обробник переривання або виключення. Всі службові дії процесор проводить автоматично.

Висновок

Перехід на нові технології виготовлення процесорів, розробка нових алгоритмів їх роботи є перспективним просуванням даної галузі. По прогнозах вчених швидкість процесорів через 10 років може досягнути 20-ти кратних збільшення в порівнянні з сучасними процесорами.

Автоматизм роботи процесора, можливість виконання довгих послідовних команд без участі людини - одна з основних відмітних особливостей ЕОМ як універсальної машини по обробці інформації.

Список літератури,

що використовується 1. «Мікропроцесори і микропроцессорние комплекти інтегральних мікросхем», довідник, під ред. В. А. Шахнова, тому 2, Москва «Радіо і зв'язок», 1998.

2. А. С. Басманов «МП і ОЕВМ», Москва, «Мир», 1998.

3. В. В. Сташин, А. В. Урусов «Програмування цифрових пристроїв на однокристальних микроконтроллерах», Москва, «Енергоатоміздат», 2001.

4. «Мікропроцесори», Учбова допомога в 5-ти книгах, під редакцією В. А. Шахнова, Москва «Вища школа», 1998.

5. «Новітня енциклопедія персонального комп'ютера 2002», Москва «ОЛМА-ПРЕС» 2002 рік.