Понятия архитектуры и микроархитектуры процессора. Формулировка и содержание закона Мура. Организация выполнения процессором системы команд

Содержание:

Введение:

Микропроцессор-гениальное изобретение человечества. Как ни странно, это чудо техники появилось относительно недавно. В привычном виде процессор появился в 1971 году, и был выпущен компанией Intel. Как и любой предмет нашей жизни, процессор имеет собственное устройство и принцип работы. Далее я бы хотел рассмотреть данные аспекты поподробнее.

Основная часть:

В основном процессор состоит из:

• Ядер, выполняющих инструкции
• Несколько уровней Кэш-памяти, ускоряющих взаимодействие с ОЗУ
• Контроллер ОЗУ
• Контроллер системной шины

Ядро- основная комплектующая процессора. Состоит из блоков, а именно:

• Блок выборки инструкций
• Блок декодирования инструкций
• Блок выборки данных
• Управляющий блок
• Блок выполнения инструкций
• Блок работы с прерываниями
• Блок сохранения результатов
• ПЗУ, содержащая микрокод
• Набор регистров
• Счетчик команд

Полная схема процессора и ядра представлена на рисунке 1

Рис. 1 Схема Процессора и ядер

Принцип работы процессора заключается в выполнении определенного цикла. Блоки выполняют процессы последовательно. Последовательно выполняемые процессы называются программой. Количество выполняемых процессов в единицу времени определяется параметром «тактовая частота».

Тут я предлагаю остановиться и рассмотреть закон Мура. Несомненно, любое явление подлежит модернизации и эволюции. Со времен появления процессора его характеристики выросли в десятки раз, и продолжает расти. Еще в 1965 году Один из основателей компании Intel Гордон Мур провел анализ моделей микросхем того года и прошлого. Мур вывел закономерность- количество транзисторов, размещаемых на интегральную схему, удваивается каждые два года. Гордон предположил, что, если придерживаться данного наблюдения, тактовая частота процессора будет расти в геометрической прогрессии. Позже, в 2003 году Гордон Мур заявил, что данный закон перестает действовать, и что будущее за улучшением транзисторов и технологий их изготовления.

Далее я бы хотел поговорить об архитектуре и микроархитектуре процессора.

Архитектура процессора: под этим термином понимают две сущности- с программной и аппаратной точки зрения.

С программной точки зрения — это совместимость с определенным набором команд, структуры и способ исполнения.

С аппаратной точки зрения — это некий набор свойств и качеств, присущий целым семействам процессоров (например, Skylake у Intel)

Микроархитектура процессора: данным термином называют способ, которым архитектура набора команд реализована в процессоре. Главными аспектами микроархитектуры процессора являются:

• Площадь и стоимость чипа
• Энергопотребление
• Сложность логики
• Простота соединений
• Технологичность
• Простота отладки
• Тестируемость

Концепцией микроархитектуры процессора являются:

1)Чтение и декодирование инструкций

2)Поиск связанных с обработкой инструкций данных

3)Обработка инструкции

4) Запись результатов.

Заключение:

В заключение хочется сказать, что развитие микропроцессоров несомненно важная вещь, ведь производительные процессоры помогают людям обрабатывать данные в разы быстрее, творить и создавать инновационные продукты. Уверен, что в ближайшем будущем поистине мощные процессоры станут инструментом для каждого человека.