2000-ųjų lapkritį Intel kompanija pradėjo naujausio 32 bitų, procesoriaus, dirbančio 1,5 GHz taktiniu dažniu, gamybą. Šis įvykis labai svarbus, nes nuo Pentium Pro pagaminimo datos, Intel procesorių architektūros srityje nieko naujo nebuvo, jokių žymesnių pokyčių. Taigi, atsirado septintos kartos procesorius(Pentium Pro, Pentium II/III priklauso šeštai procesorių kartai – P6).
Pakanka išvardinti revoliucines Willamette branduolio naujoves:
Ø Žymiai pagerintą superskaliarinio mechanizmo versiją;
Ø Naująją antrojo lygio priešatmintinę, sekančią vykdomų instrukcijų tvarką;
Ø Perdirbtus operacijų blokus veiksmams su multimedija duomenimis ir slankaus kablelio skaičiais;
Ø Didžiulį naujojo instrukcijų rinkinio komandų skaičių;
Ø Naują 100MHz magistralę, per taktą perduodančią po 4 duomenų paketus ( kas emuliuoja sumarinį 400MHz taktinį dažnį);
Ø 20 pakopų instrukcijų vykdymo konvejeris.
4.4 (a) pav. Procesoriaus Pentium4 sandara (sulietuvinta)
4.4 (b) pav. Procesoriaus Pentium4 sandara (Intel žymenys)
Mikroarchitektūra Intel® NetBurst™ sąlygoja keletą jau aptartų naujų procesoriaus charakteristikų, tai hiperkonvejerinė technologija, sisteminė magistralė dirbanti 400MHz dažniu, priešatmintinė su komandų vykdymo stebėjimu ir greito komandų vykdymo blokas, taip pat kelios patobulintos funkcijos (priešatmintinė su pagerintu duomenų perdavimu (Advanced Transfer Cache); pagerinta dinaminio vykdymo technologija; papildytas operacijų su slankiuoju kableliu ir multimedijos blokas) ir srauto SIMD-praplėtimai SSE2.
Naujų funkcijų ir galimybių atsiradimas tapo galimas tik tobulėjant procesorių gamybos technologiniams procesams ir schemotechnikai, nes anksčiau jų nebuvo galima realizuoti gamybiniame lygyje. Žemiau aprašomi naujosios technologijos charakteristikos ir privalumai.
Hiperkonvejerinio apdorojimo technologija
Hiperkonvejerinio apdorojimo technologija leidžia dvigubai padidinti konvejerio gylį lyginant su, pagal architektūrą P6 pagamintu, procesoriumi Intel®Pentium® III. Išsišakojimų/grįžimų prognozavimo konvejeris architektūroje NetBurst™ realizuotas 20-ties pakopų konvejeriu (P6 architektūroje 10-ties pakopų). Naujos technologijos leidžia padidinti procesoriaus taktinį dažnį ir galią.
400 MHz sisteminė magistralė
Procesorius Intel® Pentium® 4 palaiko pačią našiausią sisteminę magistralę, leidžiančią procesoriui keistis duomenimis su kitais komponentais 3,2 Gb/s sparta. Tai vyksta signalų perdavimo schemos, organizuotos fiziniame lygmenyje, leidžiančios perduoti 4 kartus didesnį duomenų paketą 100MHz dažnio magistrale, o taip pat buferizacijos sistemų leidžiančių perduoti duomenis 400MHz dažniu, dėka. Atitinkamai procesorius Intel® Pentium® 3 keičiasi duomenimis 133MHz dažnio magistrale 1.06 GB/s sparta.
Pirmo lygio priešatmintinė su komandų vykdymo prognozavimu
Be 8 KB priešatmintinės, procesorius Pentium® 4 turi pirmojo lygmens priešatmintinę su komandų vykdymo sekimu, kurioje telpa 12000 dekoduotų mikrooperacijų išrikiuotų vykdymo tvarka. Tai padidina procesoriaus našumą, nes pagrindinių komandų sistemai tampa nereikalingas dekoderis ir greitoji atmintinė išnaudojama efektyviau. Galų gale pavyksta perduoti procesoriaus vykdymo blokams didelį komandų kiekį ir sumažinti laiką reikalingą grįžimui iš neteisingai prognozuotų atšakų.
Greitojo komandų vykdymo blokas (Rapid Execution Engine)
Du procesoriaus Pentium® 4 aritmetinės logikos blokai dirba dažniu 2 kartus viršijančiu procesoriaus taktinį dažnį. Tai leidžia pagrindines operacijas su sveikaisiais skaičiais (sudėtis, atimtis, loginis IR, loginis ARBA) atlikti dvigubu taktiniu dažniu. Pavyzdžiui 1,5 GHz dažnio procesoriaus Pentium® 4 greitojo komandų vykdymo blokas dirba 3 GHz dažniu.
256 KB greitoji antrojo lygio atmintis su pagerintu duomenų perdavimu
Greitosios antrojo lygio priešatmintinės su pagerintu duomenų perdavimu (Advanced Transfer Cache - ATC) talpa 256 KB. Ji procesoriui leidžia naudotis labai didelės duomenų perdavimo spartos kanalu tarp priešatmintinės ir procesoriaus branduolio.
"Hyper-threading" technologija leidžia sparčiau vykdyti programas, kurių funkcijos atliekamos kaip atskiri procesai, vadinami gijomis ("threads").
Hyper-Threading- daugiaprocesorinė sistema, bet virtuali. Procesorius yra tik vienas, o OS mato du. Kodėl?
Todėl kad į senesnio tipo procesorių yra įdėtas papildomas AS-IA32 blokas (Architectural State).
AS turi registrų rinkinį (bendros paskirties, valdymo, APIC, darbinių).
Fiziškai, AS#1 + vienintelis fizinis pagrindas (ALU, FPU, SIMD) sudaro loginį procesorių (LP1), o AS#2 + tas pats fizinis pagrindas sudaro antrą loginį procesorių (LP2).
Kiekvienas LP turi savo valdiklį ir registrų rinkinį.
Tam kad teisingai išnaudoti abiejų LP registrus, naudojamos specialiosios lentelės - RAT (Register Alias Table), atskiras abiems LP.
4.5 pav. Daugiasrautės technologijos palyginimas su dviprocesorine sistema
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą