Разделы презентаций


Современные микропроцессоры 3

Содержание

Современные микропроцессорыВопросы лекции:Разновидности микропроцессоров (микроконтроллеры, сигнальные и медийные процессоры, универсальные).Основные производители универсальных микропроцессоров.Основные типы микропроцессоров, применяемые в космосе.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Современные микропроцессоры
Продолжение 3

Современные микропроцессорыПродолжение 3

Слайд 2

Современные микропроцессоры
Вопросы лекции:
Разновидности микропроцессоров (микроконтроллеры, сигнальные и медийные процессоры, универсальные).
Основные

производители универсальных микропроцессоров.
Основные типы микропроцессоров, применяемые в космосе.

Современные микропроцессорыВопросы лекции:Разновидности микропроцессоров (микроконтроллеры, сигнальные и медийные процессоры, универсальные).Основные производители универсальных микропроцессоров.Основные типы микропроцессоров, применяемые в

Слайд 3

Современные микропроцессоры
Начнем с сигнальных процессоров, как менее известных, но широко

используемых в космической технике.

Цифровой сигнальный процессор (англ. Digital signal

processor, DSP; сигнальный микропроцессор, СМП; процессор цифровых сигналов, ПЦС; цифровой процессор обработки сигналов, ЦПОС) — специализированный микропроцессор, предназначенный для цифровой обработки сигналов (обычно в реальном масштабе времени).
Современные микропроцессорыНачнем с сигнальных процессоров, как менее известных, но широко используемых в космической технике. Цифровой сигнальный процессор

Слайд 4

Современные микропроцессоры

Современные микропроцессоры

Слайд 5

Современные микропроцессоры
Области применения
Коммуникационное оборудование:
Уплотнение каналов передачи данных;
Кодирование аудио- и

видеопотоков;
Системы гидро- и радиолокации;
Распознавание речи и изображений;
Речевые и музыкальные синтезаторы;
Анализаторы

спектра;
Управление технологическими процессами;
Другие области, где необходима быстродействующая обработка сигналов, в том числе в реальном времени.
Современные микропроцессорыОбласти примененияКоммуникационное оборудование: Уплотнение каналов передачи данных;Кодирование аудио- и видеопотоков;Системы гидро- и радиолокации;Распознавание речи и изображений;Речевые

Слайд 6

Современные микропроцессоры
Первое поколение (начало 1980-х)
Основную историю ЦСП принято отсчитывать от

1979—1980 годов, когда Bell Labs представила первый однокристальный ЦСП Mac

4, а также на «IEEE International Solid-State Circuits Conference '80» были показаны µMPD7720 компании NEC и DSP1 компании AT&T, которые, однако, не получили широкого распространения.
Стандартом де-факто стал выпущенный чуть позже кристалл TMS32010 фирмы Texas Instruments, по многим параметрам и удачным техническим решениям превосходящий изделия конкурентов
Современные микропроцессорыПервое поколение (начало 1980-х)Основную историю ЦСП принято отсчитывать от 1979—1980 годов, когда Bell Labs представила первый

Слайд 7

Современные микропроцессоры
Характеристики кристалла TMS32010 Первое поколение (начало 1980-х)
АЛУ: Размер слова:

16 бит;
Разрядность вычислителя: 32 бит;
Быстродействие: 5 млн операций сложения или

умножения в секунду;
Длительность командного цикла: 160—280 нс;
Память: ОЗУ: 144—256 слов;
ПЗУ программ: 1,5—4 К слов;
ППЗУ: до 4К слов (отдельные модели);
Внешняя шина: Разрядность: 16 бит;
Адресуемое пространство: 4К слов
Пропускная способность: 50 Мбит/с
Устройства ввода-вывода: 8 портов по 16 разрядов
Современные микропроцессорыХарактеристики кристалла TMS32010 Первое поколение (начало 1980-х)АЛУ: Размер слова: 16 бит;Разрядность вычислителя: 32 бит;Быстродействие: 5 млн

Слайд 8

Современные микропроцессоры
Второе поколение (середина 1980-х)
Благодаря прогрессу в полупроводниковых технологиях, в

этот период были выпущены изделия, имеющие расширенные функции по сравнению

с первым поколением. К характерным отличиям можно отнести:
Увеличение объёма ОЗУ до 0,5 К слов;
Добавлена возможность подключения внешней памяти программ и внешней памяти данных объёмом до 128 К слов;
Быстродействие повышено в 2—4 раза;
Улучшенные подсистемы прерываний и ввода-вывода.
Современные микропроцессорыВторое поколение (середина 1980-х)Благодаря прогрессу в полупроводниковых технологиях, в этот период были выпущены изделия, имеющие расширенные

Слайд 9

Современные микропроцессоры
Третье поколение (конец 1980-х)
Третье поколение ЦСП принято связывать

с началом выпуска изделий, реализующих арифметику с плавающей запятой. Характерные

особенности первых выпущенных образцов:
Производительность: порядка 20-40 млн оп./сек. (MIPS);
Два блока ОЗУ по 1 К 32-разрядных слов с возможностью одновременного доступа;
Кэш-память объёмом 64 слова;
Разрядность регистров: 32 бит;
Разрядность АЛУ: 40 бит;
Регистры для операций с повышенной точностью;
Встроенные контроллеры ПДП;
Разрядность шин: 32 бит для команд и 24 бит для адреса
Современные микропроцессорыТретье поколение (конец 1980-х) Третье поколение ЦСП принято связывать с началом выпуска изделий, реализующих арифметику с

Слайд 10

Современные микропроцессоры
Четвёртое поколение ЦСП -
характеризуется значительным расширением наборов команд,

созданием VLIW и суперскалярных процессоров. Заметно возросли тактовые частоты. Так,

например, время выполнения команды MAC (Y := X + A × B) удалось сократить до 3 нс.
Лучшие современные ЦСП можно характеризовать следующими параметрами:
Тактовая частота — 1 ГГц и выше;
Многоядерность;
Наличие двухуровневого кеша;
Встроенные многоканальные контроллеры прямого доступа к памяти;
Быстродействие порядка нескольких тысяч MIPS и MFLOPS;
Выполнение до 8 параллельных инструкций за такт;
Совместимость со стандартными шинами (PCI и др.)
Современные микропроцессорыЧетвёртое поколение ЦСП - характеризуется значительным расширением наборов команд, созданием VLIW и суперскалярных процессоров. Заметно возросли

Слайд 11

Современные микропроцессоры
Особенности архитектуры ЦСП

Архитектура сигнальных процессоров, по сравнению с микропроцессорами

общего применения, имеет некоторые особенности, связанные со стремлением максимально ускорить

выполнение типовых задач цифровой обработки сигналов таких как (цифровая фильтрация, преобразование Фурье, поиск сигналов и т. п.).
Современные микропроцессорыОсобенности архитектуры ЦСПАрхитектура сигнальных процессоров, по сравнению с микропроцессорами общего применения, имеет некоторые особенности, связанные со

Слайд 12

Современные микропроцессоры
Особенности архитектуры ЦСП

Математически эти задачи сводятся к поэлементному перемножению

элементов многокомпонентных векторов действительных чисел, последующему суммированию произведений (например, в

цифровой фильтрации выходной сигнал фильтра с конечной импульсной характеристикой равен сумме произведений коэффициентов фильтра на вектор выборок сигнала, аналогичные вычисления производятся при поиске максимумов корреляционных и автокорелляционных функций выборок сигналов).
Современные микропроцессорыОсобенности архитектуры ЦСПМатематически эти задачи сводятся к поэлементному перемножению элементов многокомпонентных векторов действительных чисел, последующему суммированию

Слайд 13

Современные микропроцессоры
Особенности архитектуры ЦСП

Поэтому сигнальные процессоры оптимизированы по быстродействию для

выполнения именно таких операций. И ЦСП ориентированы, в первую очередь,

на многократное выполнение умножения с расчётом «на лету» адресов перемножаемых элементов массивов:
Современные микропроцессорыОсобенности архитектуры ЦСППоэтому сигнальные процессоры оптимизированы по быстродействию для выполнения именно таких операций. И ЦСП ориентированы,

Слайд 14

Современные микропроцессоры
Особенности архитектуры ЦСП
Операция «умножение с накоплением» (англ. Multiply-Accumulate, MAC)

(Y = Y + A × B) где Y, A,

B — элементы действительных массивов с автоматическим расчетом адресов элементов массивов и обычно реализована аппаратно и исполняется за один машинный цикл.
Аппаратная реализация многократного повторения заданного набора команд, то есть циклы с заранее назначенной длиной без использования счетчиков цикла и команд проверки обнуления счетчика цикла — признака выхода из цикла.
.
Современные микропроцессорыОсобенности архитектуры ЦСПОперация «умножение с накоплением» (англ. Multiply-Accumulate, MAC) (Y = Y + A × B)

Слайд 15

Современные микропроцессоры
Особенности архитектуры ЦСП
Возможность одновременной в одном машинном такте выборки

команды и двух операндов для максимально быстрого выполнения команды MAC.


Для этого ЦСП имеет несколько портов обращения к памяти (независимых областей памяти, каждая со своим комплектом шин адреса и данных).
Поддержка векторно-конвейерной обработки с помощью генераторов адресных последовательностей.
Современные микропроцессорыОсобенности архитектуры ЦСПВозможность одновременной в одном машинном такте выборки команды и двух операндов для максимально быстрого

Слайд 16

Современные микропроцессоры
Ограниченность аппаратных ресурсов первых ЦСП накладывала существенный отпечаток на

их архитектуру:
Гарвардская архитектура (разделение памяти команд и данных), как правило

модифицированная; с разделением памяти на сегменты с независимым доступом.
Детерминированная работа с известными временами выполнения команд, что позволяет выполнять планирование работы в реальном времени.
Сравнительно небольшая длина конвейера, так что незапланированные условные переходы могут занимать меньшее время, чем в универсальных процессорах.
Экзотический набор регистров и инструкций, часто сложных для компиляторов. Некоторые архитектуры тогда использовали VLIW.
Современные микропроцессорыОграниченность аппаратных ресурсов первых ЦСП накладывала существенный отпечаток на их архитектуру:Гарвардская архитектура (разделение памяти команд и

Слайд 17

Современные микропроцессоры
В современной микроэлектронике процессоры общего применения зачастую содержат аппаратную

поддержку типовых операций ЦОС.
Особо времяёмкие задачи ЦОС решаются на

основе программируемой логики, где можно достичь предельной оптимизации выполнения конкретной операции. Специализированные процессоры ЦОС все чаще делают векторными. В то же время классические ЦСП снабжают развитыми наборами команд процессоров общего применения и сглаживают особенности программной модели, позиционируя их как изделия широкого применения с ускоренными функциями ЦОС. Все эти тенденции приводят к размыванию классического понятия ЦСП.
Современные микропроцессорыВ современной микроэлектронике процессоры общего применения зачастую содержат аппаратную поддержку типовых операций ЦОС. Особо времяёмкие задачи

Слайд 18

Современные микропроцессоры
Перейдем к теме «микроконтроллеры»

Это наиболее распространенные электронные приборы в

мире, их ежегодно выпускается миллионы штук.

Современные микропроцессорыПерейдем к теме «микроконтроллеры»Это наиболее распространенные электронные приборы в мире, их ежегодно выпускается миллионы штук.

Слайд 19

Современные микропроцессоры

Современные микропроцессоры

Слайд 20

Современные микропроцессоры
Микроконтро́ллер (англ. Micro Controller Unit, MCU) — микросхема, предназначенная

для управления электронными устройствами.
Типичный микроконтроллер сочетает на одном кристалле

функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ и (или) ПЗУ.
По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять относительно простые задачи.
Современные микропроцессорыМикроконтро́ллер (англ. Micro Controller Unit, MCU) — микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает

Слайд 21

Современные микропроцессоры
С появлением однокристальных микро-ЭВМ связывают начало эры массового применения

компьютерной автоматизации в области управления. По-видимому, это обстоятельство и определило

термин «контроллер» (англ. controller — регулятор, управляющее устройство).
Современные микропроцессорыС появлением однокристальных микро-ЭВМ связывают начало эры массового применения компьютерной автоматизации в области управления. По-видимому, это

Слайд 22

Современные микропроцессоры
Первый патент на однокристальную микро-ЭВМ был выдан в 1971

году инженерам М. Кочрену и Г. Буну, сотрудникам американской Texas

Instruments. Именно они предложили на одном кристалле разместить не только процессор, но и память с устройствами ввода-вывода.
Современные микропроцессорыПервый патент на однокристальную микро-ЭВМ был выдан в 1971 году инженерам М. Кочрену и Г. Буну,

Слайд 23

Современные микропроцессоры
В 1976 году американская фирма Intel выпускает микроконтроллер i8048.

В 1978 году фирма Motorola выпустила свой первый микроконтроллер MC6801,

совместимый по системе команд с выпущенным ранее микропроцессором MC6800. Через 4 года, в 1980 году, Intel выпускает следующий микроконтроллер: i8051.
Удачный набор периферийных устройств, возможность гибкого выбора внешней или внутренней программной памяти и приемлемая цена обеспечили этому микроконтроллеру успех на рынке
Современные микропроцессорыВ 1976 году американская фирма Intel выпускает микроконтроллер i8048. В 1978 году фирма Motorola выпустила свой

Слайд 24

Современные микропроцессоры
На сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров, совместимых

с i8051, выпускаемых двумя десятками компаний, и большое количество микроконтроллеров

других типов.
Популярностью у разработчиков пользуются 8-битные микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology и AVR фирмы Atmel, 16-битные MSP430 фирмы TI, а также 32-битные микроконтроллеры, архитектуры ARM, которую разрабатывает фирма ARM Limited и продаёт лицензии другим фирмам для их производства.
Современные микропроцессорыНа сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров, совместимых с i8051, выпускаемых двумя десятками компаний, и

Слайд 25

Современные микропроцессоры
При проектировании микроконтроллеров приходится соблюдать баланс между размерами и

стоимостью с одной стороны и гибкостью и производительностью с другой.

Для разных приложений оптимальное соотношение этих и других параметров может различаться очень сильно.
Поэтому существует огромное количество типов микроконтроллеров, отличающихся архитектурой процессорного модуля, размером и типом встроенной памяти, набором периферийных устройств, типом корпуса и т. д.
Современные микропроцессорыПри проектировании микроконтроллеров приходится соблюдать баланс между размерами и стоимостью с одной стороны и гибкостью и

Слайд 26

Современные микропроцессоры
В отличие от обычных компьютерных микропроцессоров, в микроконтроллерах часто

используется гарвардская архитектура памяти, то есть раздельное хранение данных и

команд в ОЗУ и ПЗУ соответственно.

Кроме ОЗУ, микроконтроллер может иметь встроенную энергонезависимую память для хранения программы и данных. Во многих контроллерах вообще нет шин для подключения внешней памяти.
Современные микропроцессорыВ отличие от обычных компьютерных микропроцессоров, в микроконтроллерах часто используется гарвардская архитектура памяти, то есть раздельное

Слайд 27

Современные микропроцессоры
Неполный список периферии, которая может присутствовать в микроконтроллерах, включает

в себя:
универсальные цифровые порты, которые можно настраивать как на ввод,

так и на вывод;
различные интерфейсы ввода-вывода, такие как UART, I²C, SPI, CAN, USB, IEEE 1394, Ethernet;
аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи;
компараторы;
широтно-импульсные модуляторы;
таймеры;
контроллеры бесколлекторных двигателей;
контроллеры дисплеев и клавиатур;
радиочастотные приемники и передатчики;
массивы встроенной флеш-памяти;
встроенный тактовый генератор и сторожевой таймер
Современные микропроцессорыНеполный список периферии, которая может присутствовать в микроконтроллерах, включает в себя:универсальные цифровые порты, которые можно настраивать

Слайд 28

Современные микропроцессоры
Использование в современном микроконтроллере достаточного мощного вычислительного устройства с

широкими возможностями, построенного на одной микросхеме вместо целого набора, значительно

снижает размеры, энергопотребление и стоимость построенных на его базе устройств. Используются в управлении различными устройствами и их отдельными блоками:
Современные микропроцессорыИспользование в современном микроконтроллере достаточного мощного вычислительного устройства с широкими возможностями, построенного на одной микросхеме вместо

Слайд 29

Современные микропроцессоры
в вычислительной технике: материнские платы, контроллеры дисководов жестких и

гибких дисков, CD и DVD, калькуляторах;
в электронике и разнообразных устройствах

бытовой техники, в которой используется электронные системы управления — стиральных машинах, микроволновых печах, посудомоечных машинах, телефонах и современных приборах, различных роботах, системах "умный дом", и др..
Современные микропроцессорыв вычислительной технике: материнские платы, контроллеры дисководов жестких и гибких дисков, CD и DVD, калькуляторах;в электронике

Слайд 30

Современные микропроцессоры
в промышленности:
устройства промышленной автоматики — от программируемого реле и

встраиваемых систем до ПЛК,систем управления станками

Современные микропроцессорыв промышленности:устройства промышленной автоматики — от программируемого реле и встраиваемых систем до ПЛК,систем управления станками

Слайд 31

Современные микропроцессоры
В то время как 8-разрядные процессоры общего назначения полностью

вытеснены более производительными моделями, 8-разрядные микроконтроллеры продолжают широко использоваться. Это

объясняется тем, что существует большое количество применений, в которых не требуется высокая производительность, но важна низкая стоимость.
В то же время, есть микроконтроллеры (они больше относятся к медийным сигнальным процессорам) , обладающие больши́ми вычислительными возможностями - цифровые процессоры, применяющиеся для обработки большого потока данных в реальном времени (например, аудио-, видеопотоков).
Современные микропроцессорыВ то время как 8-разрядные процессоры общего назначения полностью вытеснены более производительными моделями, 8-разрядные микроконтроллеры продолжают

Слайд 32

Современные микропроцессоры
Теперь рассмотрим универсальные микропроцессоры – основные цифровые устройства, в

которых в наибольшей степени проявляются все тенденции развития архитектур ЭВМ.

Универсальные

микропроцессоры - это микропроцессоры, применяемые как универсальный элемент как микро- ЭВМ, в том числе ПЭВМ и рабочих станций, так и в управляющих вычислительных системах, системах обработки информации и в супер-ЭВМ в качестве транспьютеров.
Современные микропроцессорыТеперь рассмотрим универсальные микропроцессоры – основные цифровые устройства, в которых в наибольшей степени проявляются все тенденции

Слайд 33

Современные микропроцессоры
Немного истории

Первым общедоступным микропроцессором был 4-разрядный Intel 4004, представленный

15 ноября 1971 года корпорацией Intel. Он содержал 2300 транзисторов,

работал на тактовой частоте 92,6 кГц и стоил 300 долл.
Далее его сменили 8-разрядный Intel 8080 и 16-разрядный 8086, заложившие основы архитектуры всех современных настольных процессоров. Из-за распространённости 8-разрядных модулей памяти был выпущен дешевый 8088, упрощенная версия 8086, с 8-разрядной шиной памяти. Затем проследовала его модификация 80186
Современные микропроцессорыНемного историиПервым общедоступным микропроцессором был 4-разрядный Intel 4004, представленный 15 ноября 1971 года корпорацией Intel. Он

Слайд 34

Современные микропроцессоры
Немного истории

В процессоре 80286 появился защищённый режим с 24-битной

адресацией, позволявший использовать до 16 Мб памяти.
Процессор Intel 80386 появился

в 1985 году и привнёс улучшенный защищённый режим, 32-битную адресацию, позволившую использовать до 4 Гб оперативной памяти и поддержку механизма виртуальной памяти. Эта линейка процессоров построена на регистровой вычислительной модели.
Параллельно развиваются микропроцессоры, взявшие за основу стековую вычислительную модель.

Современные микропроцессорыНемного историиВ процессоре 80286 появился защищённый режим с 24-битной адресацией, позволявший использовать до 16 Мб памяти.Процессор

Слайд 35

Современные микропроцессоры
Немного истории

За годы существования микропроцессоров было разработано множество различных

их архитектур. Многие из них (в дополненном и усовершенствованном виде)

используются и поныне. Например Intel x86, развившаяся вначале в 32-битную IA-32, а позже в 64-битную x86-64 (которая у Intel называется EM64T).
Процессоры архитектуры x86 вначале использовались только в персональных компьютерах компании IBM (IBM PC), но в настоящее время всё более активно используются во всех областях компьютерной индустрии, от суперкомпьютеров до встраиваемых решений.
Современные микропроцессорыНемного историиЗа годы существования микропроцессоров было разработано множество различных их архитектур. Многие из них (в дополненном

Слайд 36

Современные микропроцессоры
Немного истории

Также можно перечислить такие архитектуры как Alpha, POWER,

SPARC, PA-RISC, MIPS (RISC-архитектуры) и IA-64 (EPIC-архитектура).

Современные микропроцессорыНемного историиТакже можно перечислить такие архитектуры как Alpha, POWER, SPARC, PA-RISC, MIPS (RISC-архитектуры) и IA-64 (EPIC-архитектура).

Слайд 37

Современные микропроцессоры
Немного истории

В современных компьютерах процессоры выполнены в виде компактного

модуля (размерами около 5×5×0,3 см), вставляющегося в ZIF-сокет. Большая часть

современных процессоров реализована в виде одного полупроводникового кристалла, содержащего миллионы, а с недавнего времени даже миллиарды транзисторов
Современные микропроцессорыНемного историиВ современных компьютерах процессоры выполнены в виде компактного модуля (размерами около 5×5×0,3 см), вставляющегося в

Слайд 38

Современные микропроцессоры
Многоядерные процессоры

Содержат несколько процессорных ядер в одном корпусе (на

одном или нескольких кристаллах).

Процессоры, предназначенные для работы одной копии операционной

системы на нескольких ядрах, представляют собой высокоинтегрированную реализацию мультипроцессорности.

Первым многоядерным микропроцессором стал POWER4 от IBM, появившийся в 2001 и имевший два ядра.
Современные микропроцессорыМногоядерные процессорыСодержат несколько процессорных ядер в одном корпусе (на одном или нескольких кристаллах).Процессоры, предназначенные для работы

Слайд 39

Современные микропроцессоры
Многоядерные процессоры

В октябре 2004 Sun Microsystems выпустила двухъядерный процессор

UltraSPARC IV, который состоял из двух модифицированных ядер UltraSPARC III.

В начале 2005 был создан двухъядерный UltraSPARC IV+.

14 ноября 2005 года Sun выпустила восьмиядерный UltraSPARC T1, каждое ядро которого выполняло 4 потока.

5 января 2006 года Intel представила первый двухъядерный процессор на одном кристале Core Duo, для мобильной платформы.
Современные микропроцессорыМногоядерные процессорыВ октябре 2004 Sun Microsystems выпустила двухъядерный процессор UltraSPARC IV, который состоял из двух модифицированных

Слайд 40

Современные микропроцессоры
Многоядерные процессоры

На данный момент массово доступны двух-, четырёх- и

шести- ядерные процессоры (Intel Core 2 Duo на 65-нм ядре

Conroe и 45-нм ядре Wolfdale) и Athlon 64 X2 на базе микроархитектуры K8. Также восьмиядерные процессоры Xeon и Nehalem (Intel) и 12-ядерные Opteron (AMD).
Современные микропроцессорыМногоядерные процессорыНа данный момент массово доступны двух-, четырёх- и шести- ядерные процессоры (Intel Core 2 Duo

Слайд 41

Современные микропроцессоры
Основные фирмы-производители универсальных микропроцессоров 
Архитектура х86
Компания Intel: линия Pentium (Р5,

Р6);
Компания AMD (NexGen): K5, К6;
Компания Cyrix: Ml, M2.
Архитектура Power

PC
Компании Apple, IBM, IBM, Motorola, IBM, Motorola (AIM) : Power PC 603, 604, 620.  
Архитектура РА
Компания HP: PA-8000.
Архитектура Alpha
Компания DEC: линия Alpha (21064, 21164, 21164A).
Архитектура SPARC
Компания SUN: линия SPARC.
Архитектура MIPS
Компания Silicon Graphics: линия MIPS R-x (R10000).
Современные микропроцессорыОсновные фирмы-производители универсальных микропроцессоров Архитектура х86Компания Intel: линия Pentium (Р5, Р6);Компания AMD (NexGen): K5, К6;Компания Cyrix: Ml,

Слайд 42

Современные микропроцессоры

Методы ускорения доступа к памяти

Совершенствование архитектуры микропроцессоров и механизмов

доступа к памяти не может происходить без принятия совокупности сглашений

о структуре программ и обрабатываемых данных. Это обусловлено, например, тем, что время доступа в основную память десять и более раз больше, чем время выполнения преобразований данных в регистрах процессора. Потому необходимо находить решения по уменьшению времени доступа, учитывающие этот факт.
Современные микропроцессорыМетоды ускорения доступа к памятиСовершенствование архитектуры микропроцессоров и механизмов доступа к памяти не может происходить без

Слайд 43

Современные микропроцессоры
Методы ускорения доступа к памяти

Идеальная память должна обеспечивать процессор

командами и данными так, чтобы не вызывать простоев процессора. При

этом память должна иметь большую емкость. В современных условиях уменьшение времени доступа достигается введением многоуровневой иерархии памяти. Время доступа зависит от объема и типа используемой памяти.
Типовая современная иерархия памяти имеет следующую структуру:
• регистры 64 - 256 слов с временем доступа 1 такт процессора;
• кэш 1 уровня - > 8к слов с временем доступа 1-2 такта;
• кэш 2 уровня - > 256к слов с временем доступа 3-5 тактов;
• основная память - до 4 Гигаслов с временем доступа 12-55 тактов.
Современные микропроцессорыМетоды ускорения доступа к памятиИдеальная память должна обеспечивать процессор командами и данными так, чтобы не вызывать

Слайд 44

Современные микропроцессоры
Методы ускорения доступа к памяти

Другим структурным способом уменьшения времени

доступа к памяти служит расслоение памяти. В предположении, что выборка

из памяти выполняется по последовательным адресам возможно использование k блоков памяти с размещением в блоке i, где i=0,..., k-1, слов с адресами n=i+krrp mod k, где р=0,1,..., М. В этом случае возможно k параллельных обращений в память по адресам, принадлежащим различным блокам.
Современные микропроцессорыМетоды ускорения доступа к памятиДругим структурным способом уменьшения времени доступа к памяти служит расслоение памяти. В

Слайд 45

Современные микропроцессоры
Методы ускорения доступа к памяти

Выборка команд программы за исключением

команд, выбираемых как результат ветвления, может быть ускорена применением расслоения

памяти. Аналогично может быть ускорена обработка массивов данных, последовательные элементы которых помещаются в разные блоки памяти.

Многоуровневая иерархия и расслоение памяти могут использоваться совместно.
Современные микропроцессорыМетоды ускорения доступа к памятиВыборка команд программы за исключением команд, выбираемых как результат ветвления, может быть

Слайд 46

Современные микропроцессоры
Методы ускорения переключения контекста микропроцессора

Современные операционные системы и системы

программирования широко используют переключение контекста процессора (содержимого регистров и отдельных

управляющих триггеров) при отработке входа в прерывание и выхода из него, входа и выхода из подпрограммы и в случае организации мультипрограммной работы.
Современные микропроцессорыМетоды ускорения переключения контекста микропроцессораСовременные операционные системы и системы программирования широко используют переключение контекста процессора (содержимого

Слайд 47

Современные микропроцессоры
Методы ускорения переключения контекста микропроцессора

Уменьшение времени переключения контекста процессора

может быть достигнуто за счет, во-первых, сокращения количества регистров, содержимое

которых сохраняется в памяти, во-вторых, аппаратной поддержки сохранения регистров и, в-третьих, введения специальных соглашений,
регламентирующих использование регистров в программах, что позволяет перейти от полного сохранения контекста к частичному.
Современные микропроцессорыМетоды ускорения переключения контекста микропроцессораУменьшение времени переключения контекста процессора может быть достигнуто за счет, во-первых, сокращения

Слайд 48

Современные микропроцессоры
Основные типы универсальных микропроцессоров,
применяемых в бортовой космической технике
Архитектура MIL-STD-1750
Компания

BAE Systems: GVSC 1750
Архитектура х86
Компания Intel: 20186
Архитектура Power PC
Компания

BAE Systems : RAD 6000, RAD 750
Архитектура ARM
Компания ….: CortexМ…
Архитектура SPARCV8
Компании Gaisler Reseach, Aeroflex : LEON2, LEON3,LEON4.
Архитектура MIPS
Компания Honeywell : Mongoose V
Современные микропроцессорыОсновные типы универсальных микропроцессоров,применяемых в бортовой космической техникеАрхитектура MIL-STD-1750Компания BAE Systems: GVSC 1750Архитектура х86Компания Intel: 20186

Слайд 49

Современные микропроцессоры

Современные микропроцессоры

Слайд 50


Спасибо за внимание

Спасибо за внимание

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