Разделы презентаций


Архитектура современного ПК

Содержание

План лекцииПример архитектуры современного ПКНедостатки последовательной архитектурыМногоядерные процессорыКонцепция многопоточности (Hyper-Threading)Современные 4-ядерные процессоры Intel Core i7Примеры архитектур ПК с многоядерными процессорами

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Архитектура современного ПК

Архитектура современного ПК

Слайд 2План лекции
Пример архитектуры современного ПК
Недостатки последовательной архитектуры
Многоядерные процессоры
Концепция многопоточности (Hyper-Threading)
Современные 4-ядерные

процессоры Intel Core i7
Примеры архитектур ПК с многоядерными процессорами



План лекцииПример архитектуры современного ПКНедостатки последовательной архитектурыМногоядерные процессорыКонцепция многопоточности (Hyper-Threading)Современные 4-ядерные процессоры Intel Core i7Примеры архитектур ПК

Слайд 3

Хабовая архитектура Intel Pentium

4 3,00 ГГц и чипсет 875P (Canterwood) для двухканальной памяти DDR400 (2003г)
Хабовая

Слайд 4Особенности архитектуры
Поддержка двух независимых каналов обращения к памяти DDR400(модулей

PC3200)
Поддержка более быстрой системной шины с частотой передачи данных

800 МГц и пропускной способностью 6,4Гбайт/сек
Наличие у северного моста(системный контроллер) отдельной шины Communication Streaming Architecture для связи с контроллером Gigabit Ethernet, имеющую пропускную способность 266 Мбайт/с
Разгрузка Hub-Link (266 Мбайт/с) для связи между мостами чипсета
Наличие у южного моста (периферийный контроллер) 8 портов USB 2.0 и 2 порта интерфейса Serial ATA с поддержкой режима RAID
Особенности архитектуры Поддержка двух независимых каналов обращения к памяти DDR400(модулей PC3200) Поддержка более быстрой системной шины с

Слайд 5 Классическая одноядерная (однопроцессорная) схема
Многозада́чность (англ. multitasking) — свойство операционной системы 
обеспечивать возможность параллельной
обработки нескольких

процессов.
В памяти находится код
нескольких программ
(«кирпичики»
разного цвета),


но в один момент
времени процессор
выполняет код
только одной из них
Классическая одноядерная (однопроцессорная) схемаМногозада́чность (англ. multitasking) — свойство операционной системы обеспечивать возможность параллельной обработки нескольких процессов. В памяти находится код нескольких

Слайд 6Недостатки последовательной архитектуры
Ограничение производительности МП, вследствие наличия фундаментальных физических барьеров.

Дальнейшее повышение тактовой частоты (при тактовой частоте более 3,8 ГГц

чипы попросту перегреваются!) упирается в ряд фундаментальных физических барьеров (поскольку технологический процесс почти вплотную приблизился к размерам атома: сегодня процессоры выпускаются по 45-нм технологии, а размеры атома кремния – приблизительно 0,543 нм).
Несоответствие производительности процессора и памяти, так как время доступа к памяти не соответствует возрастающим тактовым частотам.
Ограничение производительности в результате последовательного потока вычислений.
Усложнение программ за счет использования разного адресного пространства в режиме мультизадачности.

Недостатки последовательной архитектурыОграничение производительности МП, вследствие наличия фундаментальных физических барьеров. Дальнейшее повышение тактовой частоты (при тактовой частоте

Слайд 7Вывод, определяющий тенденцию развития архитектур ПК
В современной архитектуре ПК ставка

должна делаться не на повышение тактовой частоты процессора, а на

улучшение параметров процессора – кэш, эффективность и количество ядер
Вывод, определяющий тенденцию развития архитектур ПКВ современной архитектуре ПК ставка должна делаться не на повышение тактовой частоты

Слайд 8многоядерные микропроцессоры

многоядерные микропроцессоры

Слайд 9Что такое ядро процессора
В микропроцессоре находится ядро (core) – кристалл

кремния площадью примерно один квадратный сантиметр, на котором посредством микроскопических

логических элементов реализована принципиальная схема процессора.
 Ядро расположено на текстолитовой основе, по которой проходят контактные дорожки к «ножкам» (контактным площадкам), залито термическим интерфейсом и закрыто защитной металлической крышкой.
Многоядерный процессор – это микропроцессор, содержащий 2 и более вычислительных ядра на одном процессорном кристалле или в одном корпусе.
Что такое ядро процессора В микропроцессоре находится ядро (core) – кристалл кремния площадью примерно один квадратный сантиметр,

Слайд 10Что явилось предпосылкой появления многоядерных микропроцессоров?

Что явилось предпосылкой появления многоядерных микропроцессоров?

Слайд 11Концепция многопоточности (Hyper-Threading)

 Hyper-Threading Technology (HTT) – технология позволяющая выполнять в одноядерном

процессоре параллельно несколько программных потоков команд одновременно и тем самым

повысить производительность микропроцессоров.

Концепция многопоточности (Hyper-Threading) Hyper-Threading Technology (HTT) – технология позволяющая выполнять в одноядерном процессоре параллельно несколько программных потоков команд

Слайд 12Процессор с поддержкой Hyper-Threading
На одном физическом ядре одновременно выполняется
параллельная

обработка нескольких потоков команд.

Процессор с поддержкой Hyper-ThreadingНа одном физическом ядре одновременно выполняется параллельная обработка нескольких потоков команд.

Слайд 13Суть концепции многопоточности в одноядерном МП
Процессор Pentium 4 с включенным

Hyper-threading имеет одно физическое ядро, которое разделено на два логических,

поэтому операционная система определяет его, как два разных процессора (вместо одного).

Суть концепции многопоточности в одноядерном МППроцессор Pentium 4 с включенным Hyper-threading имеет одно физическое ядро, которое разделено

Слайд 14Hyper-threading - трамплин к созданию процессоров с двумя физическими ядрами

на одном кристалле
В 2-ядерном чипе параллельно работают два ядра (два

процессора!), которые при меньшей тактовой частоте обеспечивают большую производительность, поскольку параллельно (одновременно!) выполняются два независимых потока команд.
Hyper-threading - трамплин к созданию процессоров с двумя физическими ядрами на одном кристаллеВ 2-ядерном чипе параллельно работают

Слайд 15 Многоядерная (многопроцессорная) система
Благодаря наличию двух ядер (процессоров),
можно одновременно исполнять

коды двух программ

Многоядерная (многопроцессорная) системаБлагодаря наличию двух ядер (процессоров), можно одновременно исполнять коды двух программ

Слайд 16Причины увеличения быстродействия ПК за счёт увеличения количества ядер
При полностью

распараллеливаемой задаче все ядра могут задействоваться одновременно на всё время.


На частично распараллеливаемой задаче не все ядра могут задействоваться одновременно всё время. А значит, некоторые из них как минимум иногда будут простаивать.
Причины увеличения быстродействия ПК за счёт увеличения количества ядерПри полностью распараллеливаемой задаче все ядра могут задействоваться одновременно

Слайд 17Практический прирост производительности многоядерных процессоров
Двухъядерный процессор на программах обычного пользователя

в среднем получает ускорение примерно раза в полтора.
4-ядерный — примерно

в два по сравнению с одноядерным.
При запуске «профессиональных» программ кратность ускорения часто почти равна числу ядер.
Практический прирост производительности многоядерных процессоровДвухъядерный процессор на программах обычного пользователя в среднем получает ускорение примерно раза в

Слайд 18Вывод
Количество ядер актуально в задачах 3D-графики и кодирования видео, а

также в программах, код которых оптимизирован под многопоточность нескольких ядер.


В остальных случаях (например, в офисных и интернет-задачах) они бесполезны.
ВыводКоличество ядер актуально в задачах 3D-графики и кодирования видео, а также в программах, код которых оптимизирован под

Слайд 19Об эволюции развития многоядерной архитектуры ПК
Декабрь 2002 г. – вышли

первые десктопные Intel Pentium 4, поддерживающие «виртуальную» 2-ядерность – технологию

Hyper-Threading.
2002 г. – о перспективах использования двух ядер в своих процессорах архитектуры K8 заявила компания AMD. Практически одновременно с аналогичным заявлением выступила Intel.

Об эволюции развития многоядерной архитектуры ПКДекабрь 2002 г. – вышли первые десктопные Intel Pentium 4, поддерживающие «виртуальную»

Слайд 20Современные 4-ядерные процессоры Intel Core i7
17 ноября 2008 г. –

Intel представила линейку 4-ядерных процессоров Intel Core i7, в основу

которых положена микроархитектура нового поколения Nehalem.
Процессоры работают на тактовой частоте 2,6 – 3,2 ГГц. Выполнены по 45-нм техпроцессу.
Современные 4-ядерные процессоры Intel Core i717 ноября 2008 г. – Intel представила линейку 4-ядерных процессоров Intel Core

Слайд 21Особенности кристалла Core i7
Контроллер памяти стал составной частью

процессора. Это позволило увеличить скорость работы чипа с модулями оперативной

памяти и сделало ненужной фронтальную системную шину FSB.
Динамическое увеличение частоты процессора, зависящей от числа активных ядер и текущей загрузки, от его температуры, чтобы не допустить перегрева ( Технология Intel Turbo Boost)
Появление QPI(QuickPath Interconnect), действующей в двунаправленном режиме для связи процессора и чипсета. 20 линий данных в одну сторону и 20 линий данных - в другую. Каждая линия представляет собой дифференциальную пару проводников (lane), аналогичную используемым в PCI Express и SATA.
Один блок QPI поддерживает 20 линий передачи данных в обоих направлениях со скоростью 6,4 ГТ/с. Суммарная пропускная способность шины – 25,6 гигабайт информации в секунду.
Динамическое изменение напряжения питания ядра.

Особенности кристалла Core i7 Контроллер памяти стал составной частью процессора. Это позволило увеличить скорость работы чипа с

Слайд 22КЭШ память Intel Core i7

КЭШ память Intel Core i7

Слайд 23Архитектура Intel X58 Express (Tylersburg) для Core i7
С материнской

платы ушел контроллер памяти и исчезла шина памяти

Архитектура Intel X58 Express (Tylersburg) для Core i7 С материнской платы ушел контроллер памяти и исчезла шина

Слайд 24Платформа Intel LGA2011 для high-end систем (2011г)

Платформа Intel LGA2011 для high-end систем (2011г)

Слайд 25Особенности архитектуры Intel LGA2011
Отсутствие северного моста (полностью интегрирован в

процессор и связан с ядрами по внутренней шине QPI).
Высокопроизводительный

8 ядерный процессор Sandy Bridge
Массивы из нескольких видеокарт с шинами PCI Express
Четырехканальный доступ к памяти.
Особенности архитектуры Intel LGA2011 Отсутствие северного моста (полностью интегрирован в процессор и связан с ядрами по внутренней

Слайд 26Платформа AMD FM1. (2011г)

Платформа AMD FM1. (2011г)

Слайд 27Особенности архитектуры AMD FM1
В процессор добавлен контроллер шины PCI Express,

что позволило избавиться от северного моста и использовать в роли

чипсета один только южный мост.
Встроенная поддержка интерфейса SerialATA 6 Gb/s.
Встроенная поддержка последовательной шины USB 3.0 (четыре порта)
Особенности архитектуры AMD FM1В процессор добавлен контроллер шины PCI Express, что позволило избавиться от северного моста и

Слайд 28Главные аппаратные факторы, влияющие на рост производительности ПК
число физических ядер

(логических больше, если у процессора есть технология типа Hyper-Threading);

частота физических ядер (при наличии технологии Turbo Boost);
полный объём всех кэшей;
число контроллеров и шин памяти;
Частоты шин чипсета;
Технологический процесс(45, 32, 22нм)

Главные аппаратные факторы, влияющие на рост производительности ПКчисло физических ядер (логических больше, если у процессора есть технология

Слайд 29Прерывания

Прерывания

Слайд 30Определения
Ситуация, когда микропроцессору требуется ответная реакция на различные события,

называется прерыванием
Необходимые реакции на различные события обеспечивает в ПК

система прерываний. Это комплекс аппаратных и программных средств, обеспечивающих выявление и обработку прерываний
Обработка прерываний сводится к приостановке исполнения текущей программы, вместо которой начинает действовать другая программа, соответствующая данному типу прерываний
Определения Ситуация, когда микропроцессору требуется ответная реакция на различные события, называется прерыванием Необходимые реакции на различные события

Слайд 31Типы прерываний
Внешние аппаратные
Внутренние аппаратные
Программные прерывания

Типы прерыванийВнешние аппаратныеВнутренние аппаратныеПрограммные прерывания

Слайд 32Механизм аппаратных прерываний

Механизм аппаратных прерываний

Слайд 33Стековая память
Это регистровая память в МП для организации прерываний

Стековая памятьЭто регистровая память в МП для организации прерываний

Слайд 34Механизм стека
Стек свободен (15)=0, если (УС)=15=1111→ вершина стека
(последняя свободная

ячейка стека)

Механизм стекаСтек свободен (15)=0, если (УС)=15=1111→ вершина стека (последняя свободная ячейка стека)

Слайд 35Работа стековой памяти
Задача 1 – послать А и В в

стек
1. А→15 (15) =А
(УС) -1 =(УС) =1110

=14→ новая вершина стека
2. В→14 (14) =В
(УС) -1 = (УС) = 1101 =13→ новая вершина стека

Заполнение стека происходит с вершины

Работа стековой памятиЗадача 1 – послать А и В в стек1. А→15    (15) =А(УС)

Слайд 36Работа стековой памяти
Задача 2 Считать А и В

из стека
1. (УС) +1 = (УС) = 1110 =14

(14) →В (14) = 0
2. (УС) +1 = (УС) = 1111 =15
(15) →А (15) = 0

Освобождение стека происходит в обратной последовательности

Работа стековой памятиЗадача 2   Считать А и В из стека1. (УС) +1 = (УС) =

Слайд 37Организация обмена между ПУ и ОЗУ

Организация обмена между ПУ и ОЗУ

Слайд 38Способы организации обмена данными между памятью и периферийными устройствами
 программно управляемая

передача- PIO. Осуществляется при непосредственном участии и под управлением процессора.

прямой доступ к памяти - ПДП ( Direct Memory Access - DMA ). Происходит под управлением отдельного устройства - контроллера прямого доступа к памяти (КПДП).
Способы организации обмена данными между памятью и периферийными устройствами программно управляемая передача- PIO. Осуществляется при непосредственном участии и

Слайд 39Недостаток программно управляемой передачи

Нерациональное использование производительности МП, который вынужден выполнять

большое количество относительно простых операций, приостанавливая работу над основной программой.



Недостаток программно управляемой передачиНерациональное использование производительности МП, который вынужден выполнять большое количество относительно простых операций, приостанавливая работу

Слайд 40Прямой доступ к памяти -DMA
Способ быстродействующего подключения ПУ, при котором

оно обращается к оперативной памяти, не прерывая работы процессора.

Прямой доступ к памяти -DMAСпособ быстродействующего подключения ПУ, при котором оно обращается к оперативной памяти, не прерывая

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика