Цифровой запоминающий осциллограф ЦЗО_01 на базе ПЭВМ типа IBM PC

По сравнению с CPU 80 486 в CPU Pentium получила дальнейшее развитие конвейеризация вычислений. Во-первых, увеличено до пяти количество ступеней конвейера; во-вторых, этот процессор имеет уже два конвейера, поэтому он называется суперскалярным. Таким образом могут обрабатываться параллельно две команды.

Новым средством CPU Pentium является предсказание переходов. Для этого имеется специальный буфер адреса перехода (Branch Target Buffer, BTB), который хранит данные о последних 256 переходах.

В CPU интегрировано 16 Кб кэш-памяти, разделенных на 8 Кб кэш-памяти команд и 8 Кб кэш-памяти данных. Благодаря подобному разделению исключается наложение команд и данных.

Процессор Pentium оборудован сопроцессором, дающим 3-, 4-кратный выигрыш по скорости выполнеия операций по сравнению с сопроцессором CPU 486.

Адресная шина Pentium 32-битная, в то время как шина данных является 64-битной.

Второй процессор выпущен фирмой AMD в 1996 г. При его изготовлении, была применена более усовершенствованная технология. Конструктивно этот CPU выполнен в 256-штырьковом корпусе типа SPGA и устанавливается в гнездо Super 7. Однако перед установкой подобного процессора необходимо посмотреть документацию на системную плату и убедится, что она поддерживает AMD K5.

Основные отличия AMD K5 и Pentium приведены в таблице 5.2.1.

Таблица 5.2.1.

Основные характеристики процессоров AMD K5 и Pentium

Элементы архитектуры CPU

AMD K5

Pentium

Суперскалярная архитектура

(количество ступеней)

5

5

Количество конвейеров

4

2

Кэш-память первого уровня

(команды+данные), Кб

16+8

8+8

Исполнение по предложению

+

-

Динамическое предсказание переходов

+

-

80-разрядный FPU

+

+

Если же рассматривать процессоры, изготовленные по технологии ММХ, то нужно отметить следующее. Технология ММХ ориентирована на решение задач мультимедиа, требующих интенсивных вычислений над целыми числами. Подобные задачи решают игровые, коммуникационные, обучающие и др. программы, которые используют графику, звуки, трехмерное изображение и т. п. Не будем углубляться в сущность технологии. Отметим лишь то, что она использует методику, которая называется одиночной командой со множественными данными (Single Instruction Multiple Data, SIMD) и ориентированна на алгоритмы и типы данных, которые характерны для программного обеспечения мультимедиа. Наряду с поддержкой новых команд, в CPU Pentium MMX внесено много схемотехнических и архитектурных изменений, повышающих его производительность:

  • Вдвое увеличен размер кэш-памяти первого уровня — 16 Кб для данных и 16 Кб для команд
  • Увеличена на один шаг длина конвейера, которая стала составлять 6 ступеней
  • Блок предсказаний переходов заимствован у CPU Pentium Pro
  • Вдвое увеличено количество буферов записи данных (4 вместо 2)
  • Имеется возможность исполнения двух команд ММХ одновременно
  • Улучшен механизм параллельной работы конвейеров
  • Процессор имеет встроенный тест (Self Test)

Если говорить о конкурирующих компаниях, то они также выпустили ММХ-версии своих процессоров. Это Cyrix 6*86 MX и AMD K6. Архитектура CPU 6*68 MX основана на тактовой частоте процессора 6*68, однако имеет ряд значительных улучшений. Процессор 6*68 МХ оборудовн кэш-памятью первого уровня емкостью 64 Кб. Он выполнен по суперскалярной схеме. Поскольку цены на этот тип процессора примерно одинаковы (по прайсу фирмы «компьютерный мир» около 70 долларов), то решающим фактором будет тип чипсета. Для Pentiuma 166MMX оптимально использование i430TX, а для AMD K6 — VPX.

5.3. Выбор оперативной памяти

Элементы памяти составляют основу внутреннего функционирования любой вычислительной системы, так как с их помощью данные хранятся и могут быть вновь прочитаны при дальнейшей обработке. Чтобы CPU мог выполнять программы, они должны быть загружены в оперативную рабочую память (под рабочей памятью мы понимаем память, доступную для программ пользователя). CPU имеет непосредственный доступ к данным, находящимся в оперативной памяти (Random Access Memory, RAM — память с произвольным доступом), с другой же — «периферийной», или внешней, памятью (гибкими и жесткими дисками) процессор работает через буфер, являющийся разновидностью оперативной памяти, недоступной пользователю. Только после того, как программное обеспечение будет считано в RAM с внешнего носителя данных, возможна дальнейшая работа системы в целом.