Технология изготовления процессоров

Параллельное исполнение команд

Наличие и характеристики кэш-памяти

Кэш-память в процессорах используется для ускорения доступа к данным, размещенным в ОЗУ. Обычно используется кэш-память первого и второго уровня. Кэш-память первого уровня имеет меньший объем, чем кэш-память второго уровня, но она размещается непосредственно в процессоре и потому намного быстрее. Различия между процессорами Pentium IV, Core 2 и Celeron, Аthlon и Duron или Turion состоит, главным образом, в том, что у первых размеры кэш-памяти существенно больше. У процессоров серии Xeon, предназначенных для серверов кэш-память еще больше. С каждым новым поколением процессоров кэш-память увеличивается.

Оно основано на том, что каждая команда исполняется процессором за несколько внутренних циклов работы. Поэтому когда исполнение одной команды переходит к следующем циклу, процессор одновременно может начать обрабатывать другую команду. За счет организации конвейера команд скорость работы процессора намного возрастает. Но конвейер не всегда возможен. Поэтому активно развиваются научные исследования, связанные с оптимизацией построения конвейеров обработки команд.

Чем меньше размеры процессора, тем он быстрее, потому что меньше расстояние между элементами и электроны проходят его быстрее. Поэтому все время идут работы по разработке технологий более плотного размещения элементов в процессорах. Одним из основных путей уменьшения размеров и соответственно увеличения плотности расположения элементов в микросхеме процессора является уменьшение толщины проводников. В современных процессорах нормы толщины проводников снижены до 0,18 - 0,13 мкм.

В настоящий момент в экспериментальных разработках фирмы IBM элементарные микросхемы формируются в виде одной молекулы. Предполагается, что к 2005 году изготовление процессоров, основанных на молекулярных микросхемах, будет поставлено на индустриальную основу и это произведет переворот в микроэлектронике.

Процессоры развиваются в соответствии с законом Мура, согласно которому производительность процессоров удваивается каждые полтора-два года. Закон соблюдается с 1965 г., но в последнее время все чаще утверждают, что производительность процессоров стала возрастать быстрее.

Основные направления совершенствования процессоров:

· Уменьшение размеров и увеличение плотности элементов.

· Увеличение разрядности.

· Параллельное исполнение команд.

· Развитие системы команд.

· Оптимизация кэш-памяти.

Производительность массово выпускаемых в настоящее время процессоров для IBM PC примерно соответствует следующей схеме:

Turion<Celeron<Fenom<Core 2

Следует иметь ввиду, что процессоры AMD и Intel требуют использования разных материнских плат, поскольку устанавливаются на нее через разъемы разного типа.

Дата добавления: 2014-11-20