16 процессоры и память эвм лекция

Ломакин С.В. доц. каф.ИОМАС ВГАУ 1

Процессоры и память ПКПроцессоры и память ПК

Лекция №17

Вопросы:1. Основные характеристики и типы

процессоров2. Архитектура машинной памяти3. Виды оперативной памяти


1. Основные характеристики и типы процессоров1. Основные характеристики и типы процессоровПРОЦЕССОР является основным элементом подсистемы обработки данных в ЭВМ. Физически процессор представляет собой микросхему с очень высокой степенью интеграции элементов. Такие микросхемы относятся к классу СБИС (сверхбольшая интегральная схема).Основными характеристиками процессоров являются:

тактовая частота разрядность архитектура


1.Основные характеристики и типы процессоров1.Основные характеристики и типы процессоров

ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА (clock rate) это частота синхронизирующих работу ЭВМ тактовых импульсов, которые регулируют выполнение циклов выборки и исполнения команд. Тактовая частота выражается в мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц).

Последствия «разгона» процессора

Тактовые импульсы вырабатываются специальным генератором, частой работы которого можно управлять. При повышении тактовой частоты сверх определенной величины, процессор может начать работать нестабильно и даже выйти из строя. Этот процесс называется «Over Clocker».


1.Основные характеристики и типы процессоров1.Основные характеристики и типы процессоров

РАЗРЯДНОСТЬ ПРОЦЕССОРА определяет, сколько бит информации может принять (передать) процессор за один такт работы

Разрядность процессора во многом обуславливает его быстродействие, которое выражается в миллионах элементарных операций в секунду MIPS (Million Instructions Per Second).В 1992г. фирмой Intel был предложен новый индекс для оценки производительности микропроцессоров - iCOMP ( Intel Comparative Microprocessor Performance ).Разрядность также определяет возможный объем используемой памяти


1.Архитектура и классификация процессоров1.Архитектура и классификация процессоров

Архитектура процессора определяется количеством функциональных блоков и правилами их взаимодействия.

По набору команд выделяют: CISC (Complete Instruction Set Computer)-

процессоры с полным набором команд RISC (Reduced Instruction Set Computer) -

процессоры с сокращенным набором команд По назначению

Для настольных ПК Для мобильных ПК

По производителю Intel (Celeron, Pentium, Xeon) AMD (Sempron, Duron, Athlon) IBM, Sun, и Compaq и др.


1.Технология HyperThreading1.Технология HyperThreading


1.Производительность HyperThreading1.Производительность HyperThreading

При использовании технологии HyperThreading прирост может достигать 25-35% (по данным Intel). А разработанные под многозадачность программы ускоряются на 15-20%. Но в некоторых задачах разница может быть даже отрицательной.


1.Двухъядерные процессоры1.Двухъядерные процессоры

Следующим шагом в развитии архитектуры стало появление двухъядерных процессоров




1.Двухъядерные процессоры1.Двухъядерные процессорыПервые двуядерные процессоры для настольных ПК – это Intel Pentium Extreme Edition и Pentium D и AMD Opteron.



Трехъядерный процессорТрехъядерный процессор

Фирма AMD планирует выпуск трехядерных процессоров Phenom 8600 и 8400. Процессоры будут работать на частотах 2.3 и 2.1 ГГц соответственно.


ПерспективыПерспективы


На выставке CES-2007, которая открылась в Лас-Вегасе 8 января Intel продемонстрировала сверхпроизводительный персональный компьютерсистемы V8, которая работает с двумя четырехъядерными процессорами Intel Xeon (восемью вычислительными ядрами) с тактовой частотой в 2,4 гигагерца. Эта новинка стала своеобразным ответом Intel на платформу 4x4, представленную AMD в конце 2006 года и способную работать с четырьмя ядрами.


Основные производители процессоров. Основные производители процессоров. Фирма Intel.Фирма Intel.

Фирма Intel (INTegrated ELectronics, "интегрированная электроника") основанная в 1968 г., является одним из ведущих производителей процессоров.


Характеристики процессоров фирмы Характеристики процессоров фирмы IntelIntel

Процессор ГодВыпуска

Числотранзисторов

Тактовая частота

Разряд ность

Технология

мкм

4004 1971 2 250 4

8008 1972 2 500 8

8088 1974 5 000 16

8086 1978 29 000 5 МГц 16(8) 3

80286 1982 120 000 10 МГц 32(16) 1,5

Intel 386 1985 275 000 12-33 МГц 32 1,5

Intel 486 1989 1 180 000 25-100 МГц 32 1

Pentium 1993 3 100 000 75-133 МГц 32 0,8

Pentium MMX 1997 4 500 000 166-233 МГц 32 0,35

Pentium II 1997 7 500 000 233-450 МГц 32 0,35

Pentium III 1999 24 000 000 233-1000 МГц 32 0,25

Pentium 4 2003 55 млн. 1,4-3,2 Ггц 32 0,13

Xeon™ 2001 108 млн. 1,4-3,2 Ггц 64 0,13

Itanium® 2001 0,733-1,4 Ггц 64 0,13

Intel Pentium D 2005 1,4-3,2 Ггц 32 90 нм

Intel Core 2 Duo 2007 410 млн 1,4-3,2 Ггц 32 45 нм

Занимательные фактыЗанимательные факты


• Первый портативный радиоприемник располагал всего четырьмя транзисторами, первый микропроцессор Intel содержал 2300 транзисторов, а в новейших четырехъядерных процессорах Intel на базе 45-нанометровой технологии 2007 года, насчитывается до 820 миллионов транзисторов.• Размер 45-нанометрового транзистора в 2000 раз меньше диаметра человеческого волоса.• Более 30 миллионов 45-нанометровых транзисторов можно разместить на булавочной головке.• Первый транзистор, созданный сотрудниками научно-исследовательского центра Bell Labs в 1947 году, можно было взять в руки, тогда как сотни новейших 45-нанометровых транзисторов Intel способны разместиться на поверхности одной красной кровяной клетки человека.• Стоимость транзистора, интегрированного на кристалле новейшего процессора Intel, примерно в миллион раз ниже средней стоимости полупроводникового транзистора, ставшего основой интегральных микросхем в 1968 году. Если бы цены на автомобили снижались столь же стремительно, сегодня новый автомобиль стоил бы около 1 цента.• По оценкам аналитиков, ежегодно на планете отгружается такое количество процессоров, которое содержит примерно 1019 транзисторов, что примерно в 100 раз больше всей популяции муравьев, живущих на Земле.


1.Процессоры фирмы 1.Процессоры фирмы AMDAMD Процессор Athlon впервые

представлен в июне 2000. Он оснащен высокопроизводительной кэш-памятью первого уровня объемом 128 Кбайт и размещенной на кристалле кэш-памятью второго уровня объемом 512 Кбайт, расширенной поддержкой технологии 3Dnow! и 24-мя новыми инструкциями, улучшающими возможности процессора в целочисленных вычислениях.


1.Процессоры фирмы 1.Процессоры фирмы AMDAMD Распределение процессоров по сегментам

рынка

Линейка Phenom II X6 от AMD Линейка Phenom II X6 от AMD


По архитектуре Phenom II X6 является эволюционным развитием своего четырёхъядерного предшественника. Суммарные объёмы кэшей L1 и L2 выросли из-за добавления двух вычислительных ядер (кэш L2 теперь достиг 3 Мбайт), но общий кэш L3 остался на прежнем уровне 6 Мбайт.Процессоры X6 будут работать на частотах выше 3 ГГц. Самым интересным добавлением у Phenom II X6 можно считать появление технологии Turbo CORE. Основываясь на информации о нагрузке на CPU, технология Turbo CORE может замедлять или ускорять три ядра на целых 500 МГц, когда запускаются задачи, в которых три оставшихся ядра из шести бездействуют.


1.Процессоры других производителей1.Процессоры других производителей

Процессор Micro Cell для мобильных устройств разрабатывается Sony совместно с компанией EricssonКомпания Azul Systems продемонстрировала рабочий образец своего процессора следующего поколения, в одном чипе которого 48 независимых ядер

С 2002 г. ведутся разработки процессора <Эльбрус>. Ожидается, что российский процессор E2K или <Эльбрус> сможет в обозримом будущем конкурировать с продуктами таких гигантов как Intel и AMD.



Конструкционное исполнениеКонструкционное исполнение

Socket

Slot

Физически процессор представляет собой микросхему с очень высокой степенью интеграции элементов. Такие микросхемы относятся к классу СБИС (сверхбольшая интегральная схема).


Установка процессораУстановка процессора

Процессор устанавливается в специальное гнездо на материнской плате

Для некоторых моделей процессоров с типом крепления Socket существуют переходники для установки их в разъем Slot


1.Воздушная система охлаждения1.Воздушная система охлаждения


1.Воздушная система охлаждения1.Воздушная система охлаждения


1. Водяная система охлаждения1. Водяная система охлаждения


1. Водяная система охлаждения1. Водяная система охлаждения


1.Примеры обозначения процессоров1.Примеры обозначения процессоров

Intel Celeron 2.8ГГц, S478, 256ch, 533МГц, Prescott, BOX, 0.09мкм - $121

Intel Pentium-4 3.0ГГц, S478, 1024ch, 800МГц, Prescott, HT, BOX, 0.09мкм - $208

Intel Pentium-4 3.4ГГц, S775, 1024ch, 800МГц, Prescott, HT, BOX, 0.09мкм - $305

Intel Xeon 3.0ГГц, S604, 1024ch, 800МГц, BOX A, 0.09мкм - $392 AMD Athlon 64 3000+, S754, 512ch, Clawhammer, 200МГц, AMD64,

SSE2, 3DNow, 0.13мкм, BOX - $190 AMD Athlon XP 3000+, SocketA, 512ch, Barton, 333МГц, SSE,

3DNow, 0.13мкм - $170


2.Сверхоперативная память2.Сверхоперативная память


2.Архитектура машинной памяти2.Архитектура машинной памяти

Архитектура машинной памяти

РегистрыПроцессор

КЭШ

ПЗУ

ОЗУ

Буферные ЗУ ВЗУ

ВЗУ

1-й уровень 2-й уровень 3-й уровень 4-й уровень


Динамическая и статическая памятьДинамическая и статическая память

SDR SDRAM DDR SDRAM DDR2 SDRAM Infineon DDR3 SDRAM

Скорость передачи данных

(Мбит на вывод)

PC66, PC100PC133

DDR-200, 266,333, 400

DDR2-400, 533667, 800

DDR3-800, 1066

1333, 1600

Напряжение питания

3.3 (+/- 0.3) 2.5 (+/- 0.2) 1.8 (+/- 0.1) 1.5 (+/- 0.075)

DRAM (Dynamic Random Access Memory) динамическая память используется в качестве оперативной памяти компьютераSRAM (Static Random Access Memory) — статическая память для создания высокоскоростной кэш-памяти процессора.SDRAM - Синхронная оперативная память, работает синхронно с центральным процессором, и как результат отсутствуют циклы ожидания. DDR SDRAM (Double Data Rate - удвоенная скорость передачи данных) в которой передача данных осуществляется по фронту и срезу тактовых импульсов одновременно.


2.Оперативная память2.Оперативная память RAM-память (Random Access Memory)Внешний вид микросхем ОП:

Внешний вид модуля памяти


Rambus DRAMRambus DRAM

DRDRAM (Direct Rambus DRAM). Тактовая частота составляет 400 МГц, причем обращение к памяти происходит по положительному и отрицательному фронту тактовых импульсов (как и в DDR-памяти), поэтому «эффективная частота» составляет 800 МГц. Этот вид памяти имеет общую пропускную способность до 3,2 Гбайт/с.


Динамическая и статическая памятьДинамическая и статическая память

Education

16 процессоры и память эвм лекция