Микропроцессоры фирмы Cyrix

Микропроцессор MI

В отличие от фирмы AMD

фирма Cyrix (ныне National Semiconductors) приступила к созданию 32 - разрядных высокопроизводительных МП в конце 1995 г. Разработанный ею процессор МI класса 6´86 выполнен на основе 1,0 мкм, а позже 0,6 мкм, технологии. На частоте 133 МГц в ряде случаев он превосходит Pentium I на 166 МГц. Это обеспечено некоторыми функциональными особенностями, которые отличают его от МП Pentium. Первой особенностью является снижение ограничений на типы команд, одновременно выполняемых на обоих конвейерах. Если в Pentium I во многих случаях второй конвейер вынужден простаивать, то в М1 второй конвейер выполняет очередную команду.

Другой особенностью М1 является наличие средства для осуществления неупорядо­ченного выполнения команд. Это означает, что в ходе выполнения программы он может откладывать выполнение команды на втором конвейере, если она в данный момент попадает под упомянутые ограни­чения. Вместо нее на конвейер запускает­ся следующая команда, а пропущенная выполняется тогда, когда ограничения на ее выполнение снимается. Естественно, процессор снабжен средствами контроля за результатами выполнения программы, поэтому пользователю невозможно определить, что внутри в какие-то моменты времени нарушается исходная последовательность команд. Вместо этого можно заметить, что информация в регистрах и в памяти обновляется так же и в той же последовательности, что и в процессоре Pentium I, в котором отсутству­ют средства неупорядоченного выполнения команд.

Еще одной особенностью является то, что если на конвейере находятся команды, данные от одной из которых за­носятся в память или регистр с последую­щим чтением оттуда второй командой с этого или другого конвейера, то передача их от одной к другой может быть произведена параллельно занесению. При этом операция чтения может быть исключена. Подобный механизм называют "продвиже­нием данных" (Data Forwarding) или "обхо­дом чтения" (Memory Read Bypassing). Включение этой функции, по словам спе­циалистов Cyrix, обеспечивает основной вклад в прирост производительности 6х86 в сравнении с процессором Pentium.

Для прогнозирования ветвлений (Branch Prediction) процессор имеет буфер адресов перехода (Branch Target Buffer) на 256 позиций. В нем хранится ин­формация о результатах 256 последних ветвлений. Эта информация обрабатыва­ется в соответствии с ал­горитмом и на основании результата об­работки делается предположение о на­правлении ветвления.

Кроме того, МП имеет стек возвратов (Return Stack), от­сутствующий в процессорах Intel и AMD. Его функция заключается в том, что процессор, встретив ко­манду RET (или один из ее вариантов), должен после этого выполнять переход на команду, адрес которой находится на верхушке сте­ка. Поскольку к моменту предвыборки ко­манд здесь могут находиться данные, не от­носящиеся к адресу возврата, необходимо предусмотреть запоминание этого адреса где-то помимо основного стека. МП запоминает ад­рес инструкции, идущей после команды вызова подпрограммы, и в основном стеке (подобно тому, как это де­лается во всех остальных процессорах), и в стеке возврата. После обнаружения в потоке команд инструкции возврата устройство предвыборки извлекает адрес из стека возврата и начинает дальнейшую выборку команд с него. Когда же исполни­тельное устройство дойдет до выполне­ния инструкции возврата, в очереди ко­манд будет стоять правильно выбранная следующая, команда.

Маркировка процессоров фирмы Cyrix осуществляется с учетом его Р-рейтинга. Так, например, известны процессоры Сх6х86-Р166+ и Сх6х86-Р200+. Символ "+" означает, что процессор пока­зывает производительность даже чуть бо­лее высокую, чем та, что стоит у него в рейтинге. Заметим, что реально МП ра­ботают на частотах, более низких, чем указанные в рейтинге, например, Сх6х86-Р120+ работает на частоте 100, а Сх6х86-Р200 – 150 МГц. Поэтому при установке процессора необходимо устанавливать именно то значение такто­вой частоты, при котором он должен функ­ционировать. А не его Р-рейтинг.

Микропроцессор M II

В начале 1997 г. фирма Cyrix пе-

решла к выпуску более совершенного мультимедийного МП, получившего название МII. Тактовая частота этого процессора будет доведена до 450 МГц, что позволит использовать 100 МГц системную шину. Этот процессор выполняется по 0,30 мкм (в дальнейшем по 0,25 мкм) технологии с архитектурой 6´86, имеет объем кэш - памяти L1 64 Кбайт, в нем реализована архитектура ММХ.

Основное назначение процессора - использование в серверах, настольных системах и т.д. Сам процессор не поддерживает набор мультимедийных команд фирмы Intel и не предназначен для самостоятельной обработки мультимедийных данных. Но он содержит большое число функциональных блоков, ориентированных на поддержку выполнения этих функций дополнительными платами.

В функции МП входят динамическое предсказание переходов, внеочередное исполнение команд, группирование данных для записи в память (основную или кэш – память второго уровня), страницы переменного размера (VPS). По производительности он находится где-то посередине между процессорами Celeron II и Pentium II. Слабым звеном в нем является арифметический сопроцессор.

Микропроцессор MediaGX

С 1998 г. фирмой освоен новый процессор MediaGX, в котором совмещены сразу четыре

устройства: собственно центральный процессор, блоки управления графикой, звуком и памятью. То есть на одном кристалле размещена вся система обработки информации, при которой нет необходимости дополнительной установки в компьютере ни звуковой карты, ни видеоакселератора.

При этом в основу разработок заложен основной принцип - повышение производительности микропроцессоров за счет повышения тактовой частоты.

Однако, как показывают результаты эксплуатации МП, простое наращивание тактовой частоты неоднозначно влияет на увеличение его производительности. В первую очередь это связано с большим разбросом во времени выполнения различных программ (приложений), связанных с разницей в производительности их различных компонентов. Так, например, разброс высоких и низких значений производительности относительно среднего значения процессоров 80486 и Pentium Р5 составляет ориентировочно от 10 % до 20 % (рис. 7).

Оценка производительности здесь приведена по индексу iCOMP (Intel Comparative Microprocessor Perfomance), который учитывает четыре главных аспекта производительности процессора при 32- и 16 - разрядных операциях: с целыми числами, числами с плавающей точкой, графикой и видео.

Рис. 7. Разброс производительности процессоров

486DX4-100 и Pentium Р5

Параллельно увеличению тактовой частоты фирмами активно проводятся работы по разработке новых модификаций МП, среди которых наиболее быстродействующими являются процессоры с сокращенным набором команд (RISC - процессоры), имеющие более простые системы команд. Однако путь, связанный с упрощением системы команд, не всегда оправдан, так как при этом возникает много новых проблем с программным обеспечением. Поэтому ряд фирм приступили к выпуску МП, программно - совместимых с процессорами Intel, являющимися наиболее удачной разработкой среди этого класса устройств.

Дата добавления: 2015-06-04