Конспект лекций по информатике и информационным технологиям

56 сокращенного набора команд состоит в том, что сложные операции приходится эмулиро­ вать далеко не эффективной последовательностью простейших команд сокращенного на­ бора. В результате конкуренции между двумя подходами к архитектуре процессоров сложилось следующее распределение их сфер применения: • CZS'C-процессоры используют в универсальных вычислительных системах; • ТЖС-процессоры используют в специализированных вычислительных системах или устройствах, ориентированных на выполнение единообразных операций. Для персональных компьютеров платформы IBM PC долгое время выпускались только CZS'C-процессоры, к которым относятся и все процессоры семейства Intel Pentium. Однако в последнее время компания AMD приступила к выпуску процессоров семейства AMD-K6, в основе которых лежит внутреннее ядро, выполненное по ТЖС-архитектуре, и внешняя структура, выполненная по архитектуре CISC. Таким образом, сегодня появились процессоры, совместимые по системе команд с процессорами х86, но имеющие гибрид­ ную архитектуру. Совместимость процессоров. Если два процессора имеют одинаковую систему команд, то они полностью совместимы на программном уровне. Это означает, что про­ грамма, написанная для одного процессора, может исполняться и другим процессором. Процессоры, имеющие разные системы команд, как правило, несовместимы или ограни­ ченно совместимы на программном уровне. Группы процессоров, имеющих ограниченную совместимость, рассматривают как семейства процессоров. Так, например, все процессоры Intel Pentium относятся к так на­ зываемому семейству х86. Родоначальником этого семейства был 16-разрядный процессор Intel 8086, на базе которого собиралась первая модель компьютера/5МPC Впоследствии выпускались процессоры Intel 80286, Intel 80386, Intel 80486, Intel Pentium 60,66,75,90,100,133; несколько моделей процессоров Intel Pentium ММХ, модели Intel Pentium Pro, Intel Pentium II, Intel Celeron, Intel Xeon, Intel Pentium III и другие. Все эти модели, и не только они, а также многие модели процессоров компаний AMD и Cyrix от­ носятся к семейству х86 и обладают совместимостью по принципу «сверху вниз». Принцип совместимости «сверху вниз» — это пример неполной совместимости, когда каждый новый процессор «понимает» все команды своих предшественников, но не наоборот. Это естественно, поскольку двадцать лет назад разработчики процессоров не могли предусмотреть систему команд, нужную для современных программ. Благодаря та­ кой совместимости на современном компьютере можно выполнять любые программы, созданные в последние десятилетия для любого из предшествующих компьютеров, при­ надлежащего той же аппаратной платформе. Основные параметры процессоров. Основными параметрами процессоров явля­ ются: рабочее напряжение, разрядность, рабочая тактовая частота, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш-памяти. Рабочее напряжение процессора обеспечивает материнская плата, поэтому разным маркам процессоров соответствуют разные материнские платы (их надо выбирать совме­ стно). По мере развития процессорной техники происходит постепенное понижение рабо­ чего напряжения. Ранние модели процессоров х86 имели рабочее напряжение 5 В. С пере­ ходом к процессорам Intel Pentium оно было понижено до 3,3 В, а в настоящее время оно составляет менее 3 В. Причем ядро процессора питается пониженным напряжением 2,2 В. Понижение рабочего напряжения позволяет уменьшить расстояния между структурными элементами в кристалле процессора до десятитысячных долей миллиметра, не опасаясь электрического пробоя. Пропорционально квадрату напряжения уменьшается и тепловы­ деление в процессоре, а это позволяет увеличивать его производительность без угрозы пе­ регрева. Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и об­ работать в своих регистрах за один раз {за один такт). Первые процессоры х86 были 16-