Интерфейс шины процессоров Pentium

Регистры

Регистры процессора можно разделить на следующие группы:

· регистры общего назначения;

· сегментные регистры;

· регистр указателя команд и флаговый регистр;

· регистры дескрипторов;

· управляющие регистры;

· регистры системных адресов;

· отладочные регистры;

· тестовые регистры.

Регистры общего назначения являются 32 разрядными. При этом для сохранения совместимости с младшими моделями процессор 80386 поддерживает структуру регистровых файлов процессоров 8086 и 80286, действительны все наименования, применявшиеся для обозначения 16- и 8-разрядных регистров.

Процессоры класса Pentium

Процессоры Pentium фирмы Intel представляют пятое поколение процессоров семейства 80х86. По базовой регистровой архитектуре и системе команд они совместимы с 32-битными процессорами, но имеют 64-битную шину данных, благодаря чему их иногда ошибочно называют 64-разрядными. По сравнению с предыдущими поколениями процессоры Pentium имеют следующие качественные отличия:

· Суперскалярная архитектура: процессор имеет два параллельно работающих конвейера обработки (U-конвейер с полным набором и V-конвейеи с несколько ограниченным набором инструкций), благодаря чему он способен одновременно выполнять две инструкции. Однако преимущества этой архитектуры полностью реализуются только при специальном режиме компиляции ПО;

· Применение технологии динамического предсказания ветвлений совместно с выделенным внутренним кэшем команд объемом 8 Кбайт обеспечивает максимальную загрузку конвейеров.

· Применение технологии динамического предсказания ветвлений совместно с выделенным внутренним кэшем команд объемом 8 Кбайт обеспечивает максимальную загрузку конвейеров.

· Внутренний (Level 1) кэш данных объемом 8 Кбайт в отличие от 486 работает с отложенной (до освобождения внешней шины) записью и настраивается на режим сквозной или обратной записи, поддерживая протокол MESI.

· Внешняя шина данных ради повышения производительности имеет разрядность 64 бит, что требует соответствующей организации памяти.

· Встроенный сопроцессор за счет архитектурных улучшений (конвейеризации) в 2-10 раз превосходит FPU-486 по производительности.

· Введено несколько новых инструкций, в том числе распознавание семейства и модели CPU.

· Применено выявление ошибок внутренних устройств (внутренний контроль паритета) и внешнего интерфейса шины, контролируется паритет шины адреса.

· Введена возможность построения функционально избыточной двухпроцессорной системы.

· Реализован интерфейс построения двухпроцессорных систем с симметричной архитектурой (начиная со второго поколения Pentium).

· Введены средства управления энергопотреблением.

· Применена конвейерная адресация шинных циклов.

· Сокращено время (количество тактов) выполнения инструкций.

· Введена трассировка инструкций и мониторинг производительности.

· Расширены возможности виртуального режима — введена виртуализация флага прерываний.

· Введена возможность оперирования страницами размером 4 Мб (вместо 4 Кб) в режиме страничной переадресации (Paging).

Все Pentium-процессоры имеют средства SMM, возможности которых расширялись по мере появления новых моделей.

Средства тестирования включают возможность выполнения встроенного теста BIST (Built-in Self Test), обеспечивающего выявление ошибок микрокодов, программируемых логических матриц, тестирование командной кэш-памяти, кэш-памяти хранения данных, буфера быстрой переадресации и ROM. Все процессоры имеют стандартный тестовый порт IEEE 1149.1, позволяющий тестировать процессор с помощью интерфейса JTAG.

Процессоры Pentium MMX (P55C) — новое поколение процессоров, основанное на ММХ-технологии, которая ориентирована на мультимедийное, 2D - и SD-графическое и коммуникационное применение. В логическую архитектуру Pentium введены восемь 64-битных регистров, 4 новых типа данных и 57 дополнительных мнемоник инструкций для одновременной обработки нескольких единиц данных SIMD (Single Instruction Multiple Data). Одновременно обрабатываемое 64-битное слово может содержать как одну единицу обработки, так и 8 однобайтных, 4 двухбайтных или 2 четырехбайтных операнда. В остальных командах обеспечивается совместимость с Pentium. На самом деле, регистры MMX физически расположены в стеке регистров FPU, так что новых регистров этот процессор не предоставляет, и чередование использования программой инструкций FPU и MMX приводит к снижению эффективности работы, связанному с необходимостью пересылок данных из стека в память и обратно. Эффективность MMX вызывает некоторые сомнения, поскольку те функции, для которых они целесообразны, с успехом выполняются акселераторами графических карт, которые стали уже обыденными.

По интерфейсу и составу сигналов шина процессора Pentium похожа на шину 486, но имеет значительные отличия. Новые особенности направлены на поддержку политики обратной записи кэша, повышение производительности и обеспечение дополнительных функциональных возможностей.

Шина данных - 64-битная, для повышения производительности обмена с памятью.

Дата добавления: 2017-02-01