Микропроцессоры Pentium II, Pentium III и Pentium 4

 

Микропроцессоры Pentium II, Pentium III и Pentium 4 с появлением микропроцессора Itanium от фирмы Intel могут, по существу, свидетельствовать об окончании эволюции 32-разрядной архитектуры. Микропроцессор Itanium имеет уже 64-разрядную архитектуру. Микропроцессоры Pentium II, Pentium III и Pentium 4 являются только лишь расширениями архитектуры Pentium Pro с некоторыми отличиями. Наиболее заметным отличием является то, что внутренняя кэш-память второго уровня процессора Pentium Pro вынесена из кристалла микропроцессора Pentium II. К другому значительному изменению относится то, что микропроцессор Pentium II не является интегральной микросхемой, размещенной в одном корпусе. Вместо этого, микропроцессор Pentium II выполнен на печатной плате, помещенной в специальный картридж, на которой установлен кристалл ядра процессора и несколько кристаллов кэш-памяти второго уровня. На этой же плате, кроме того, имеется печатный краевой разъем, на который выведена системная шина процессора. Производилось несколько различных вариантов микропроцессора Pentium II. Например, микропроцессор Celeron, представляющий собой упрощенную версию микропроцессора Pentium II, не имел кэш-память второго уровня. Напротив, микропроцессор Xeon являлся улучшенной версией микропроцессора Pentium II, в котором объем кэш-памяти был увеличен до 2 Мбайт.

Первые микропроцессоры Pentium III, аналогично микропроцессору Pentium II, монтировались в картридже. Более поздние версии, такие как Coppermine, снова исполнялись в виде отдельной ИС, выпускавшейся в корпусе типа PGA (370 выводов). Микропроцессор Pentium III Coppermine, как и микропроцессор Pentium Pro, имеет внутреннюю кэш-память двух уровней. Микропроцессор Pentium 4 выполнен в виде отдельной БИС, помещенной в корпус типа PGA, имеющий 421 вывод. Кроме того, микропроцессор Pentium 4 использует транзисторы, имеющие меньшие физические размеры, что делает его более компактным и более скоростным, чем микропроцессор Pentium III. Корпорацией Intel на данный момент времени выпущены версии Pentium 4, которые работают на частотах свыше 2 ГГц с будущим возможным увеличением этого значения до 10 ГГц.

Микропроцессор Pentium 4

Самой последней версией процессора с архитектурой микропроцессора Pentium Pro является микропроцессор Pentium 4 от корпорации Intel. Микропроцессор Pentium 4 был выпущен в ноябре 2000 г. и имел тактовую частоту 1, 3 ГГц. В настоящее время имеются версии с частотой до 3, 6 ГГц. Существует две разновидности микропроцессора: в корпусе PGA с 423 выводами и в корпусе FC-PGA с 478 выводами. Обе версии процессоров используют технологию производства в 0, 18 мкм³. Микропроцессор Pentium 4, как и прежние версии микропроцессора Pentium, использует для синхронизации шины памяти частоту, равную 100 МГц. Однако, благодаря применению технологии Quard Pumped, передающей по 4 пакета данных за один такт, частота системной шины может достигать 400 МГц. На рис. 6.13 показана схема расположения выводов микропроцессора Pentium 4, выполненного в корпусе PGA с 423 выводами.

Рис. 6.13. Схема расположения выводов микропроцессора Pentium 4 в корпусе PGA с 423 выводами

 

Сопряжение с памятью

Для сопряжения с памятью микропроцессора Pentium 4 обычно используется разработанный для этого процессора чипсет Intel 850. Чипсет Intel 850 обеспечивает двухканальную шину памяти для сопряжения ее с микропроцессором, причем каждый канал подключается к 32-разрядной части памяти. Совместное использование двух этих каналов составляет 64-разрядный канал сопряжения с микропроцессором. Память из-за двухканальной компоновки должна иметь пару модулей типа RDRAM, работающих на частоте 600 или 800 МГц. Такая организация памяти, по мнению Intel, должна повысить быстродействие памяти в три раза по сравнению с использованием памяти типа PC-100.

 

Набор регистров

Набор регистров микропроцессора Pentium 4 является почти идентичным со всеми другими версиями микропроцессора Pentium, исключая регистры ММХ, которые разделены от регистров сопроцессора. Кроме того, добавлены восемь 128-разрядных регистров XMM для использования с командами поточной SIMD-обработки (SIMD — single instruction, multiple data) и расширенными 128-разрядными сдвоенными числами с плавающей точкой. Можно рассматривать регистры XMM как ММХ - регистры с удвоенной разрядностью, которые могут хранить пару 64-разрядных чисел с плавающей точкой удвоенной точности или четыре числа с плавающей точкой обычной точности. Регистры XMM — это ММХ - регистры удвоенной разрядности.

Гиперконвейерная технология

Микропроцессор Pentium 4 имеет более развитую конвейерную архитектуру, чем предыдущие версии микропроцессора Pentium. Он организует не только очередь из команд, но также и очередь из микрокоманд, предназначенных для выполнения, в специальной кэш-памяти ядра микропроцессора. Размер специальной кэш-памяти для микрокоманд составляет 12 Кбайт. Эта гиперконвейерная технология направлена исключительно на повышение производительности процессора.

Команда CPUID

Команда cpuid, как и в прежних версиях микропроцессора Pentium, возвращает стандартную информацию о производителе, если выполняется при нулевом значении регистра ЕАХ. Наиболее существенная часть информации о версии процессора возвращается в регистре ЕАХ, при условии, что перед выполнением команды cpuid в этом регистре содержится единица. Менее значимая часть идентификационной информации о поддерживаемых расширениях версии процессора возвращается в регистрах EDX и ЕСХ. Оставшаяся часть идентификационной информации возвращается после повторного выполнения команды cpuid при значении равном 3 в регистре ЕАХ до выполнения команды. Команда cpuid отображается в шестнадцатеричном виде как ХХХХ-ХХХХ-ХХХХ-ХХХХ-ХХХХ-ХХХХ.

В примере 6.1 показан образец кода, который получает идентификационную ин­формацию о серийном номере микропроцессора и запоминает ее в трех двойных словах в памяти. Это программа работает как в реальном, так и в защищенном режиме работы.

Пример 6.1. Программа получения информации о версии микропроцессора

.MODEL SMALL

.686

0000.DATA

0000 00000000 MOST DD?

0004 00000000 MID DD?

0008 00000000 LEAST DD?

0000.CODE

.STARTUP; чтение информации о микропроцессоре

0010 66| В8 00000001 MOV ЕАХ, 1

0016 0F A2 CPUID

0018 66| A3 0000 R MOV MOST, EAX

001С 66| В8 00000003 MOV ЕАХ, 3

0022 0F A2 CPUID

0024 66| 89 16 0004 R MOV MID, EDX 0029 66| 89 0Е 0008 R MOV LEAST, ECX.EXIT END

 

6.11 Контрольные вопросы и задания

1.Перечислите отличия между микропроцессорами 8086/8088 и 80186/80188.

2.Какие аппаратные усовершенствования имеются в микропроцессорах 80186/80188, которых нет в микропроцессорах 8086/8088?

3.К какому типу интегральных схем можно отнести микропроцессоры 80186/80188?

4.В чем заключается важность параметра времени доступа к памяти?

5.К какому количеству байтов физической памяти может обращаться микропроцессор 80286?

6.При использовании блока управления памятью к какому количеству байтов виртуальной памяти способен обращаться микропроцессор 80286?

7.Набор команд микропроцессора 80286 идентичен с набором команд какого микропроцессора, за исключением команд управления работой блока управления памятью.

8.Сколько байт физической памяти может адресовать микропроцессор 80386 при работе в защищенном режиме?

9.Сколько байт виртуальной памяти может адресовать микропроцессор 80386 посредством блока управления памятью MMU?

10.Опишите различия между микропроцессорами 80386DX и 80386SX.

11.Изобразите карту памяти микропроцессора 80386 при работе в:

а) защищенном режиме,

б) реальном режиме.

12.Опишите систему памяти микропроцессора 80386 и объясните назначение и функционирование сигналов для выбора банков памяти.

13.Объясните принцип действия аппаратного сброса микропроцессора 80386 и значение на его линиях адреса при этом.

14.Объясните, каким образом конвейерная адресация продлевает время доступа к памяти для многих обращений к памяти в микропроцессорной системе 80386.

15.Кратко опишите действие системы кэш-памяти.

⇐ Предыдущая17181920212223242526Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Pentium 4 1700 МГц- тактовая частота процессора 1700 МГц.
2. Глава 6. Микропроцессоры Intel от 80186 до Pentium 4
3. Микроархитектура процессоров Pentium 4
4. Микропроцессоры 80386 и 80486
5. Микропроцессоры Pentium и Pentium Pro
6. МИКРОПРОЦЕССОРЫ. СТРУКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРА И ЕГО ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
7. Раздел 5. Микропроцессоры: архитектура и структурное построение