Материал: Захаров, Сайфутдинов - Вычислительная техника

Pentium MMX – это версия Pentium с дополнительными мультимедиаинструкциями (добавлено 57 новых инструкций). Основа ММХ — технология обра-

ботки множественных данных одной инструкцией (Single Instruction Multiple Data, SIMD). Кэш-память увеличена до 32 Кбайт. Тактовая частота 166–233 МГц. Частота системной шины 66 МГц.

Pentium Pro. Промышленный выпуск начался в ноябре 1995 г. Это процессор, разработанный для 32-разрядных операционных систем. Впервые в микропроцессоре вместе с кэш-памятью L1 (здесь объемом 16 Кбайт) стали применять кэш-память второго уровня (L2), объединенную в одном корпусе и оперирующую на частоте микропроцессора. Выпускался сначала по 0,5-, позднее по 0,35-микрометровой технологии и имел в своем составе более 5 млн транзисторов кэш-уровня L1 объемом 16 Кбайт. Кэш уровня L2 имел объем 256, 512, 1024 и 2048 Кбайт. Тактовая частота от 150 до 200 МГц. Четырехканальная параллельная обработка данных

Частота системной шины 60—66 МГц.

Pentium Pro поддерживал все инструкции процессора Pentium, кроме ММХ, а также ряд новых инструкций.

0,25-микрометровой технологии. Диапазон тактовых частот от 233 до 533 МГц, дополнены ММХ-блоком.

Pentium III. Изготавливались по 0,18- и 0,13-микрометровой технологии, имеют расширенный набор ММХ (ММХ2), в основе которого лежит технология SSE (Streaming SIMD Extentions), где технология SIMD расширена на числа с плавающей запятой. Добавлены новые 128-разрядные регистры. Каждый регистр может обрабатывать четыре числа с плавающей запятой. Усовершенствована технология поточного доступа к памяти, улучшающая взаимодействие между кэш-памятью L2 и оперативной памятью. Дополнительные инструкции называются инструкциями KNI (Katmai New Instruction). Внедрение KNI предназначено для ускорения работы графических приложений и 3D-игр. Тактовая частота от 450 до 1000 МГц и выше.

163

Pentium IV. Отличительной особенностью этих процессоров является наличие новой системы команд-инструкций, значительно ускоряющих обработку мультимедийной информации (видео, звука, графики), — SSE2, SSE3. Тактовые частоты достигают 3 ГГц и выше. Двухядерные процессоры Intel Pentium Сore 2 имеют частоту системной шины 1066 МГц.

8.3. Память ПЭВМ

Персональные компьютеры имеют четыре уровня памяти:

регистровая память (микропроцессорная память процессора (МПП));

кэш-память;

основная память (ОЗУ и ПЗУ);

внешняя память (ВЗУ).

Регистровая память процессора — самая быстродействующая регистровая память центрального процессора. Обеспечивает кратковременное хранение данных выполняемых команд.

Кэш-память — высокоскоростная память сравнительно большой емкости, являющаяся буфером между ОЗУ и МП и позволяющая увеличить скорость выполнения операций. Регистры кэш-памяти недоступны для пользователя, отсюда и название кэш (cache), что в переводе с английского означает «тайник».

Кэш-память (Cache Memory) или сверхоперативная память (СОЗУ) для которой используются микросхемы статической памяти. Основное назначение кэш-памяти в компьютере — служить местом временного хранения обрабатываемых в текущий момент времени кодов программ и данных.

В кэш-памяти хранятся копии блоков данных тех областей оперативной памяти, к которым выполнялись последние обращения, и весьма вероятны обращения в ближайшие такты работы — быстрый доступ к этим данным и позволяет сократить время выполнения очередных команд программы. При выполнении программы данные, считанные из оперативной памяти с небольшим опережением, записываются в кэш-память. В кэш-память записываются и результаты операций, выполненных в МП.

Кэш-память делится на уровни и, соответственно, для каждого уровня кэшпамяти используются свои, весьма различные по конструкции и быстродействию микросхемы.

164

Кэш первого уровня (L1) выполняется в том же кристалле, что и сам процессор, и имеет объем порядка десятков килобайт. Кэш второго уровня (L2) находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле, что и процессор, хотя и исполняется на отдельном кристалле. Кэш-память первого и второго уровней работает на частоте, согласованной с частотой ядра процессора. Кэш-память третьего уровня выполняют на быстродействующих микросхемах и размещают на материнской плате вблизи процессора. Ее объемы могут достигать нескольких мегабайт, но работает она на частоте материнской платы.

Использование кэш-памяти существенно увеличивает производительность системы. Кэш память использует элементы статической памяти. В статической памяти элементы (ячейки) построены на различных вариантах триггеров: схем с двумя устойчивыми состояниями «0» или «1». После записи бита в такую ячейку она может пребывать в этом состоянии при наличии питания неограниченно долго.

Основная память в ПЭВМ подразделяется на ОЗУ и ПЗУ. ОЗУ (RAM – Random Access Memory) предназначено для хранения информации (программ и данных), непосредственно участвующей в вычислительном процессе в текущий интервал времени. ОЗУ — энергозависимая память: при отключении напряжения питания информация, хранящаяся в ней, теряется. Основу ОЗУ составляют микросхемы динамической памяти DRAM. Это большие интегральные схемы, содержащие матрицы полупроводниковых запоминающих элементов — полупроводниковых конденсаторов. Наличие заряда в конденсаторе обычно означает «1», отсутствие заряда — «0».

Основной составной частью микросхемы ОЗУ (рис. 8.5) является массив элементов памяти (ЭП), объединенных в матрицу накопителя. Каждый ЭП может хранить 1 бит информации и имеет свой адрес. ЗУ, позволяющие обращаться по адресу к любому ЭП в произвольном порядке, называются запоминающими устройствами с произвольным доступом.

При матричной организации памяти реализуется координатный принцип адресации элементов памяти, в связи с чем адрес делится на две части (две координаты): X и Y. На пересечении этих координат находится элемент памяти, чья информация должна быть прочитана или изменена.

ОЗУ связано с остальным микропроцессорным комплектом ЭВМ через системную магистраль (СМ).

165