Структура ЭВМ. Назначение блоков. Принцип фон Неймана

Основные характеристики микропроцессора Pentium, MMХ. Архитектура. Совершенствование технологии MMX.

Процессор Pentium с технологией MMX - представитель семейства процессоров Pentium c улучшенной микроархитектурой.

Процессор Pentium c технологией MMX содержит 57 новых команд по параллельной обработке целочисленных данных и 4 новых 64-разрядных типа данных. Все существующие операционные системы и приложения полностью совместимы с процессором Pentium с технологией MMX.

Для повышения производительности кэш команд и кэш данных были увеличены до 16 Кб каждый. Процессоры производились с тактовыми частотами 133, 166, 200 и 233 МГц. Все процессоры Intel Pentium MMX использовали дополнительную линию питания 2,8 В и устанавливались в разъем Socket 7.

Аббревиатура MMX происходит от выражения MultiMedia eXtension — расширение для мультимедиа, которое реализовано фирмой Intel в своей новой серии процессоров MMX с тактовой частотой 166 МГц и более. Инструкции MMX выполняют одно и то же действие над несколькими элементами данных, используя технологию Single Instruction Multiple Data (SIMD). Одновременно с новыми инструкциями вводятся восемь 64-разрядных регистров. Каждый из регистров может содержать либо одно 64-разрядное слово, либо 2 двойных слова, либо 4 слова, либо 8 байтов. Из сказанного становится понятно, что, например, байтовое сложение можно теперь выполнять пакетами по 8 байтов, что будет примерно в 8 раз быстрее. Но и это еще не все. Среди новых команд имеются такие нестандартные операции, как сложение и вычитание с насыщением, упаковка, распаковка, умножение со сложением, операции сравнения с образованием маски результата. Используя эти возможности, можно достигать еще большего роста производительности. Регистры МMX совмещены по расположению с регистрами плавающей точки. Благодаря такому решению регистры MMX полностью вписываются в существующую архитектуру.

Принципы фон Неймана

Принцип однородности памяти

Команды и данные хранятся в одной и той же памяти и внешне в памяти неразличимы. Распознать их можно только по способу использования; то есть одно и то же значение в ячейке памяти может использоваться и как данные, и как команда, и как адрес в зависимости лишь от способа обращения к нему. Это позволяет производить над командами те же операции, что и над числами, и, соответственно, открывает ряд возможностей. Так, циклически изменяя адресную часть команды, можно обеспечить обращение к последовательным элементам массива данных. Такой прием носит название модификации команд и с позиций современного программирования не приветствуется. Более полезным является другое следствие принципа однородности, когда команды одной программы могут быть получены как результат исполнения другой программы. Эта возможность лежит в основе трансляции — перевода текста программы с языка высокого уровня на язык конкретной вычислительной машины.

Принцип адресности

Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, причем процессору в произвольный момент доступна любая ячейка. Двоичные коды команд и данных разделяются на единицы информации, называемые словами, и хранятся в ячейках памяти, а для доступа к ним используются номера соответствующих ячеек — адреса.

Принцип программного управления

Все вычисления, предусмотренные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности управляющих слов — команд. Каждая команда предписывает некоторую операцию из набора операций, реализуемых вычислительной машиной. Команды программы хранятся в последовательных ячейках памяти вычислительной машины и выполняются в естественной последовательности, то есть в порядке их положения в программе. При необходимости, с помощью специальных команд, эта последовательность может быть изменена. Решение об изменении порядка выполнения команд программы принимается либо на основании анализа результатов предшествующих вычислений, либо безусловно.

Принцип двоичного кодирования

Согласно этому принципу, вся информация, как данные, так и команды, кодируются двоичными цифрами 0 и 1. Каждый тип информации представляется двоичной последовательностью и имеет свой формат. Последовательность битов в формате, имеющая определенный смысл, называется полем. В числовой информации обычно выделяют поле знака и поле значащих разрядов. В формате команды можно выделить два поля: поле кода операции и поле адресов.

Дата добавления: 2015-03-29