МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Ангарськ ДЕРЖАВНА ТЕХНІЧНА АКАДЕМІЯ
Реферат
Тема: P E N T I U M P r o c e s s o r
Технічний огляд
Кафедра: ПЕ
Факультет: ВМК
Група: ВМКу-01-4
Виконав: Печенін А.В.________________
Перевірив (а): ________________
м. Ангарськ 2003
Зміст:
Анотація
Короткий історичний огляд
Особливості технології Pentium процесора
Основні нововведення
Особливості архітектури Pentium процесора
Порівняльні характеристики
P ENTIUM
processor
Історія появи Pentium процесора.
Одним звичайним тихим недільним вранці 10 травня 1992 року, чотири інженери фірми INTEL прибули до аеропорту San Jose International. Встановивши відеоапаратуру, Анжела Чанг, Ерік Деваннайн, Автар Саїні і Сухель Заатрі знервовано походжали по залі, очікуючи з хвилини на хвилину літака з Орегона. Коли Марк Хопман, через кілька хвилин після приземлення літака, вийшов з коридору, тримаючи в руках маленький блакитний валізу, вся зустрічає група попрямувала до нього. Вся увага була прикута до валізи, в якому знаходився продукт розробників 5 Орегонський фабрики. Важко було повірити, що в цій валізі знаходився результат трирічного праці багатьох людей, втілений у маленький чіп. Так почалося життя Pentium процесора, який формально був представлений 22 березня 1993 року.
У той час, коли Вінод ДЕМ робив перші начерки, почавши в червні 1989 року розроблення Pentium процесора, він і не підозрював, що саме цей продукт буде одним з головних досягнень фірми INTEL. З появою Pentium процесора ринок комп'ютерів відразу змінився і почався новий етап конкуренції. San Microsistems, MIPS та інші продавці RISC процесорів, які розробляють супершвидким чіпи, беззастережно визнали, що новий процесор фірми INTEL стане стандартом для нових настільних PC.
Процес народження Pentium процесора був нелегким.
За теорією, створюючи процесор, команда розробників створює концепцію проекту, в якому визначаються його основні властивості і нововведення. Далі інженери проектують логіку, яка потім втілюється в конкретні схеми. Як тільки закінчується схемотехнічне проектування, проектувальники топології прорисовують кожен транзистор. В результаті їх праці створюється кінцевий шаблон.
Реально ж все було інакше. Традиційний процес проектування був кардинально перероблений, оскільки були потрібні прискорені темпи реалізації проекту.
Як тільки команда розробників виконувала локальну задачу, менеджери перерозподіляли ресурси. Кожен інженер вирішував персональне завдання. Командний дух постійно піддавався таким випробуванням, як затримки і труднощі, проте тимчасової план виконання проекту від цього не залежав. Для виконання всіх завдань використовувалися найостанніші досягнення автоматизованого проектування. Дуже у нагоді досвід, накопичений при проектуванні та вирішенні аналогічних проблем в 286, Intel386 і Intel486 процесорах.
Як тільки виконувався черговий етап проекту, відразу починався процес всеохопного тестування. Було бажання не повторити проблеми, що виникли свого часу з Intel486, що затримали його запуск у виробництво. Кожна помилка трассіроваться у зворотному порядку, і усувалися її причини. Решта інженери виконували сотні тестувань для перевірки логіки, архітектури та загальної конструкції. Вони виконали більше ніж 5000 уточнюючих тестувань, перш ніж Pentium процесор знайшов свою архітектуру. Для тестування була розроблена спеціальна технологія, яка дозволила імітувати функціонування Pentium процесора з використанням програмованих пристроїв, об'єднаних на 14 платах за допомогою кабелів. Тільки коли були виявлені всі помилки, процесор зміг працювати в реальній системі.
На додаток до всього, в процесі розробки і тестування Pentium процесора брали активну участь всі основні розробники персональних комп'ютерів і програмного забезпечення, що чимало сприяло загальному успіху проекту.
В кінці 1991 року, коли була завершений макет процесора, інженери змогли запустити на ньому програмне забезпечення. Проектувальники почали вивчати під мікроскопом розведення і проходження сигналів по підкладці з метою оптимізації топології та підвищення ефективності роботи.
Проектування в основному було завершено в лютому 1992 року. Почалося всеосяжне тестування досвідченої партії процесорів, протягом якого випробувань піддавалися всі блоки і вузли. У квітні 1992 року було прийнято рішення, що пора починати промислове освоєння Pentium процесора. В якості основної промислової бази була обрана 5 Орегонський фабрика. Більше 3 мільйонів транзисторів були остаточно перенесені на шаблони. Почалося промислове освоєння виробництва та доведення технічних характеристик, завершилися через 10 місяців, 22 березня 1993 року широкої презентацією Pentium процесора.
Сучасна мікропроцесорна технологія фірми INTEL.
Досягнення фірми INTEL в мистецтві проектування і виробництва напівпровідників роблять можливим виробляти потужні мікропроцесори у все більш малих корпусах. Розробники мікропроцесорів в даний час працюють з комплементарним технологічним процесом метал-оксид напівпровідник (CMOS) з роздільною здатністю менше ніж мікрон.
Використання субмикронной технології дозволяє розробникам фірми INTEL розташовувати більше транзисторів на кожній підкладці. Це зробило можливим збільшення кількості транзисторів для сімейства X86 від 29,000 в 8086 процесорі до 1,2 мільйонів у процесорі Intel486 DX2, з найвищим досягненням в Pentium процесорі. Виконаний за 0.8 микронной BiCMOS технології, він містить 3.1 мільйона транзисторів. Технологія BiCMOS об'єднує переваги двох технологій: біполярної (швидкість) і CMOS (мале енергоспоживання). За допомогою більш ніж у два рази більшої кількості транзисторів Pentium процесора в порівнянні з Intel486, розробники помістили на підкладці компоненти, раніше розміщувалися зовні процесора. Наявність компонентів всередині зменшує час доступу, що істотно збільшує продуктивність. 0.8 мікронна технологія фірми INTEL використовує тришаровий метал і має рівень, вищий в порівнянні з оригінальною 1.0 микронной технологією двошарового металу, що використовується в процесорі Intel486.
Фірма INTEL використовувала найсучасніші досягнення технології проектування мікропроцесорів для досягнення переваг, порівнянних з альтернативними архітектурами, що використовуються в наукових та інженерних робочих станціях, забезпечивши при цьому сумісність з програмним забезпечення вартістю $ 50 мільярдів, напрацьованого для сімейства мікропроцесорів серії X86.
Та й саме програмне забезпечення для Pentium процесора розроблялося за новою технологією. Ще на етапі проектування апаратних засобів процесора до проекту стали залучатися експерти з усіх основних компаній, що розробляють операційні системи і компілятори - Microsoft, IBM, NeXT, Borland, Watcom, MetaWare та ін Це дозволило на апаратному рівні підтримати нові технології програмування з урахуванням фірмового стилю постачальників стандартного програмного забезпечення. З іншого боку, ще до народження нового процесора використовувалися методи класичної та спеціальної оптимізації, розкривають специфічні гідності архітектури X86, наприклад, використання команд завантаження-запису, потужних режимів адресації, видалення інваріантних ділянок коду з циклів і т.д. Тепер, тільки за рахунок перекомпіляції традиційних додатків вдається підвищити їх продуктивність на новому процесорі ще вдвічі. Такого в даний час не може запропонувати не один з конкурентів фірми INTEL.
PENTIUM Processor
Технічний огляд
Новий процесор "Pentium" фірми INTEL об'єднує переваги, традиційно властиві мінікомп'ютерах і робочих станцій, з гнучкістю і сумісністю, якими характеризуються платформи персональних комп'ютерів.
Спроектований для потреб об'єднання всі ускладнюється сучасного і майбутнього прикладного програмного забезпечення, Pentium процесор розширює діапазон мікропроцесорної архітектури фірми INTEL до нових висот, затінює раніше відмінностями між потужними обчислювальними платформами і створеними для абсолютно новій галузі застосувань настільними комп'ютерами та серверами.
Нове покоління процесорів фірми INTEL
Об'єднуючи більш ніж 3.1 мільйон транзисторів на одній кремнієвій підкладці, 32-розрядний Pentium процесор характеризується високою продуктивністю з тактовою частотою 60 і 66МГЦ. Його суперскалярна архітектура використовує вдосконалені способи проектування, які дозволяють виконувати більш ніж одну команду за один період тактової частоти, в результаті чого Pentium в стані виконувати величезну кількість PC-сумісного програмного забезпечення швидше, ніж будь-який інший мікропроцесор. Крім існуючих напрацювань програмного забезпечення, високопродуктивний арифметичний блок з плаваючою комою Pentium процесора забезпечує збільшення обчислювальної потужності до необхідної для використання недоступних раніше технічних і наукових додатків, спочатку призначених для платформ робочих станцій. Також, як локальні і глобальні мережі продовжують витісняти застарілі ієрархічні мережі, керовані великими ЕОМ, переваги мультипроцессорности і гнучкість операційної системи Pentium процесора - ідеал для Хост-комп'ютера для сучасних додатків клієнт-серверів, що використовуються в промисловості.
Оскільки Pentium процесор здатний досягати рівня продуктивності рівного чи більш високого, ніж сучасні робочі станції високого рівня, він має переваги, яких позбавлені звичайні робочі станції: повна сумісність з більш, ніж 50 000 програмних додатків з вартістю мільярди доларів, які були написані під архітектуру фірми INTEL. На додаток, Pentium процесор дозволяє використовувати всі основні операційні системи, які доступні сучасним настільним персональним комп'ютерам, робочих станцій і серверів, включаючи UNIX, Windows-NT, OS / 2, Solaris і NEXTstep.
Pentium процесор. Технічні нововведення.
Численні нововведення - характерна особливість Pentium процесора у вигляді унікального поєднання високої продуктивності, сумісності, інтеграції даних та наращиваемости. Це включає:
- Суперскалярную архітектуру;
- Роздільне кешування програмного коду і даних;
- Блок передбачення правильної адреси переходу;
- Високопродуктивний блок обчислень з плаваючою комою;
- Розширену 64-бітову шину даних;
- Підтримку багатопроцесорного режиму роботи;
- Кошти завдання розміру сторінки пам'яті;
- Засоби виявлення помилок і функціональної надмірності;
- Наращиваемости за допомогою Intel OverDrive процесора.
Архітектура Pentium процесора
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ Intel Pentium Processor │
├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤
│ 2 ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ 8 ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │
│ 64-bits │ Code │ │ Branch │ │
│ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ Cache ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ Prediction │ │
│ │ └ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │
│ │ 256-bits │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │
│ │ 3 ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ┐ 9 ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │
│ │ │ Prefetch │ │ │ │
│ │ │ Buffers │ │ │ │
│ │ └ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ┘ │ │ │
│ 1 ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ 4 ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ┐ 5 ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ Pipelined │ │
│ │ 64-bit │ │ │ Integer │ │ Integer │ │ Floating-│ │
│ ─ ┤ Bus ├ ─ ─ ─ ┤ │ ALU │ │ ALU │ │ Point Unit │ │
│ │ Interface │ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │
│ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ 6 ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ┤ │ │
│ └ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ Register │ │ │ │ │
│ 64-bits │ Set │ │ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │
│ └ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ┘ │ │ Multiply │ │
│ 32-bits ├ ─ ─ ─ ─ ─ ┼ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │
│ 7 ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ┐ 64-bit │ Add │ │
│ │ Data │ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │
│ │ Cache │ │ Divide │ │
│ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
1 - 64-бітовий шинний інтерфейс;
2 - Засоби кешування програмного коду;
3 - Буфери вибірки з попередженням;
4 - 32-бітовий цілочисельний блок АЛУ;
5 - 32-бітовий цілочисельний блок АЛУ;
6 - Набір регістрів;
7 - Засоби кешування даних;
8 - Блок передбачення правильної адреси переходу;
9 - Блок конвеєрних обчислень з плаваючою комою.
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │
│ ┌ ─ ┤ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │ │
│ │ └ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ┘ │ │
│ │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │
│ │ ┌ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ┴ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │
│ ┌ ─ ─ ─ ┐ │ │ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │ │
│ ┤ ├ ─ ┤ └ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ┘ │ │ │ │
│ └ ─ ─ ─ ┘ │ ┌ ─ ┴ ─ ┐ ┌ ─ ┴ ─ ┐ │ │ │ │
│ │ │ ░ ░ ░ │ │ ░ ░ ░ │ ┌ ─ ─ ┤ │ │ Суперскалярна │
│ │ └ ─ ┬ ─ ┘ └ ─ ┬ ─ ┘ │ │ │ │ архітектура │
│ │ ┌ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ┐ │ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │
│ │ │ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ │ │ │ │ │ │
│ │ └ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ┘ │ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │
│ │ ├ ─ ─ ─ ─ ┼ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ │
│ │ ┌ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ┐ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │
│ └ ─ ┤ │ │ │ │ │
│ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
Суперскалярна архітектура Pentium процесора представляє собою сумісну тільки з INTEL двухконвейерную індустріальну архітектуру, що дозволяє процесору досягати нових рівнів продуктивності у вигляді виконання більш ніж однієї команди за період тактової частоти. Термін "суперскалярна" позначає мікропроцесорну архітектуру, яка містить більше одного обчислювального блоку. Ці обчислювальні блоки, або конвеєри, є вузлами, де відбуваються всі основні процеси обробки даних і команд.
Поява суперскалярной архітектури Pentium процесора представляє собою природний розвиток попереднього сімейства процесорів з 32-бітової архітектурою фірми INTEL. Наприклад, процесор Intel486 здатний виконувати декілька своїх команд за період тактової частоти, проте попередні сімейства процесорів фірми INTEL вимагали безліч циклів тактовою частоти для виконання однієї команди.
Можливість виконувати безліч команд за період тактової частоти існує завдяки тому, що Pentium процесор має два конвеєри, які можуть виконувати дві інструкції одночасно. Так само, як і Intel486 з одним конвеєром, подвійний конвеєр Pentium процесора виконує просту команду за п'ять етапів: попередня підготовка, перше декодування (декодування команди), друге декодування (генерація адреси), виконання і зворотна вивантаження. Це дозволяє кільком командам перебувати в різних стадіях виконання, збільшуючи тим самим обчислювальну продуктивність. Кожен конвеєр має своє арифметичне-логічний пристрій (ALU), сукупність пристроїв генерації адреси і інтерфейс кешування даних. А транзистори ми поставимо деревяненькіе. Так само як і процесор Intel486, Pentium процесор використовує апаратне виконання команд, що заміняє безліч мікрокоманд, використовуваних в попередніх родинах мікропроцесорів. Ці інструкції включають завантаження, запам'ятовування і прості операції АЛП, які можуть виконуватися апаратними засобами процесора, без використання мікрокоду. Це підвищує продуктивність без зачіпання сумісності. У разі виконання більш складних команд, для додаткового прискорення продуктивності виконання розширеного мікрокоду Pentium процесора для виконання команд використовуються обидва конвеєра суперскалярной архітектури.
У результаті цих архітектурних нововведень, у порівнянні з попередніми мікропроцесорами, значно більшу кількість команд може бути виконано за одне і те ж час.
Роздільне кешування програмного коду і даних.
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │
│ ┌ ─ ┤ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │ │
│ │ └ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ┘ │ │
│ │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │
│ │ ┌ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ┴ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │
│ ┌ ─ ─ ─ ┐ │ │ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │ │
│ ┤ ├ ─ ┤ └ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ┘ │ │ │ Кешування комада │
│ └ ─ ─ ─ ┘ │ ┌ ─ ┴ ─ ┐ ┌ ─ ┴ ─ ┐ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ ┌ ─ ─ ┤ │ │ │
│ │ └ ─ ┬ ─ ┘ └ ─ ┬ ─ ┘ │ │ │ │ Кешування даних │
│ │ ┌ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ┐ │ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │ │
│ │ └ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ┘ │ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │
│ │ ├ ─ ─ ─ ─ ┼ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ │
│ │ ┌ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ┐ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │
│ └ ─ ┤ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ │ │ │ │ │
│ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
Інше найважливіше революційне вдосконалення, реалізоване в Pentium процесорі, це введення роздільного кешування. Кешування збільшує продуктивність за допомогою активізації місця тимчасового зберігання для часто використовуваного програмного коду і даних, одержуваних з швидкої пам'яті, замінюючи по можливості звернення до зовнішньої системної пам'яті для деяких команд. Процесор Intel486, наприклад, містить один 8-KB блок вбудованої кеш-пам'яті, використовуваної одночасно для кешування програмного коду і даних.
Проектувальники фірми INTEL обійшли це обмеження використанням додаткового контуру, виконаного на 3.1 мільйони транзисторів Pentium процесора (для порівняння, Intel486 містить 1.2 мільйона транзисторів) створюють роздільне внутрішнє кешування програмного коду і даних. Це покращує продуктивність у вигляді винятку конфліктів на шині і робить подвійне кешування доступним частіше, ніж це було можливо раніше. Наприклад, під час фази попередньої підготовки, використовується код команди, отриманий з кеша команд. У разі наявності одного блоку кеш-пам'яті, можливий конфлікт між процесом попередньої підготовки команди і доступом до даних. Виконання роздільного кешування для команд і даних виключає такі конфлікти, даючи можливість обом командам виконуватися одночасно. Кеш-пам'ять програмного коду і даних Pentium процесора містить по 8 KB інформації кожна, і кожна організована як набір двоканального асоціативного кеша - призначена для запису тільки попередньо переглянутого специфікованого 32-байтного сегмента, причому швидше, ніж зовнішній кеш. Всі ці особливості розширення продуктивності зажадали використання 64-бітової внутрішньої шини даних, яка забезпечує можливість подвійного кешування і суперскалярной конвеєрної обробки одночасно із завантаженням наступних даних. Кеш даних має два інтерфейси по одному для кожного з конвеєрів, що дозволяє йому забезпечувати даними дві окремі інструкції впродовж одного машинного циклу. Після того, як дані дістаються з кешу, вони записуються в головну пам'ять в режимі зворотного запису. Така техніка кешування дає кращу продуктивність, ніж просте кешування з безпосередньою записом, при якому процесор записує дані одночасно в кеш і основну пам'ять. Тим не менш, Pentium процесор здатний динамічно конфігуруватися для підтримки кешування з безпосередньою записом.
Таким чином, кешування даних використовує два різних чудових рішення: кеш зі зворотним записом і алгоритм, названий MESI (модифікація, виняток, розподіл, звільнення) протокол. Кеш зі зворотним записом дозволяє записувати в кеш без звернення до основної пам'яті на відміну від використовуваного до цього безпосереднього простого кешування. Ці рішення збільшують продуктивність за допомогою використання перетвореної шини та попереджувального виключення самого вузького місця в системі. У свою чергу MESI-протокол дозволяє даними в кеш-пам'яті і зовнішньої пам'яті збігатися - чудове рішення в удосконалених мультипроцесорних системах, де різні процесори можуть використовувати для роботи одні і ті ж дані.
Рекомендований об'єм загальної кеш-пам'яті для настільних систем, заснованих на Pentium процесорі, дорівнює 128-256 K, а для серверів - 256 K і вище.
Блок передбачення правильної адреси переходу.
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │
│ ┌ ─ ┤ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ │ │ │
│ │ └ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ┘ │ │
│ │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │
│ │ ┌ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ┴ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │
│ ┌ ─ ─ ─ ┐ │ │ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │ │
│ ┤ ├ ─ ┤ └ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ┘ │ │ │ пророкування │
│ └ ─ ─ ─ ┘ │ ┌ ─ ┴ ─ ┐ ┌ ─ ┴ ─ ┐ │ │ │ првавільного │
│ │ │ │ │ │ ┌ ─ ─ ┤ │ │ Адреси │
│ │ └ ─ ┬ ─ ┘ └ ─ ┬ ─ ┘ │ │ │ │ переходу │
│ │ ┌ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ┐ │ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │ │
│ │ └ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ┘ │ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │
│ │ ├ ─ ─ ─ ─ ┼ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ │
│ │ ┌ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ┐ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │
│ └ ─ ┤ │ │ │ │ │
│ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
Блок передбачення правильної адреси переходу - це наступне чудове рішення для обчислень, що збільшує продуктивність у вигляді повного заповнення конвеєрів командами, засноване на попередньому визначенні правильного набору команд, які повинні бути виконані. Pentium процесор - це перший і єдиний PC-сумісний процесор, що використовує блок пророкування, який до цього традиційно був пов'язаний з обчислювальними платформами великих ЕОМ.
Для кращого розуміння цієї концепції, розглянемо типове програмне додаток. Після виконання кожного програмного циклу, програма виконує відповідну перевірку для визначення, чи необхідно повернутися в початок циклу або вийти і продовжити виконання наступного кроку. Ці два рішення, або спосіб, називають прогнозом адреси переходу. Блок передбачення правильної адреси переходу прогнозує, яка гілка програми буде обов `язковою,, грунтуючись на припущенні, що попередня гілка, яка була пройдена, буде використовуватися знову. Pentium процесор виконує пророкування правильної адреси переходу, використовуючи спеціальний буфер передбачення переходу (BTB). На відміну від альтернативної архітектури, це програмно-шаблонне нововведення дає можливість для перекомп програмного коду, збільшуючи при цьому швидкість і продуктивність існуючого прикладного програмного забезпечення. Якщо команда управляє розгалуженням програми, буфер BTB запам'ятовує команду і адресу, на який необхідно перейти, і передбачає, яка гілка команд в наступний момент буде використовуватися. Коли буфер містить правильне передбачення, перехід виконується без затримки.
Високопродуктивний блок обчислень з плаваючою комою.
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │
│ ┌ ─ ┤ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │ блок конвеєрних │
│ │ └ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ┘ │ обчислень з │
│ │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ плаваючою комою │
│ │ ┌ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ┴ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │
│ ┌ ─ ─ ─ ┐ │ │ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ │ │ │
│ ┤ ├ ─ ┤ └ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ┘ │ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ │ │ │
│ └ ─ ─ ─ ┘ │ ┌ ─ ┴ ─ ┐ ┌ ─ ┴ ─ ┐ │ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ │ │ │
│ │ │ │ │ │ ┌ ─ ─ ┤ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ │ │ │
│ │ └ ─ ┬ ─ ┘ └ ─ ┬ ─ ┘ │ │ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ │ │ │
│ │ ┌ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ┐ │ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │
│ │ │ │ │ │ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ │ │ Помножувач │
│ │ └ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ┘ │ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │
│ │ ├ ─ ─ ─ ─ ┼ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ │ │ суматор │
│ │ ┌ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ┐ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │
│ └ ─ ┤ │ │ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ ░ │ │ дільник │
│ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
Наростаюча хвиля 32-розрядних програмних додатків включає багато інтенсивно обчислюють, графічно орієнтир-програм, які займають багато процесорних ресурсів на виконання операцій з плаваючою комою, що забезпечують математичні обчислення. Оскільки вимоги до персональних комп'ютерів з боку програмного забезпечення за обчисленнями з плаваючою комою постійно зростають, задовольнити ці потреби можуть удосконалення в мікропроцесорної технології. Процесор Intel486 DX, наприклад, був першим мікропроцесором, інтегрованим на одній підкладці з математичним співпроцесором. Попередні сімейства процесорів фірми INTEL, при необхідності використання обчислень з плаваючою комою, використовували зовнішній математичний співпроцесор.
Pentium процесор дозволяє виконувати математичні обчислення на більш високому рівні завдяки використанню вдосконаленого вбудованого блоку обчислень з плаваючою комою, який включає восьмітактовий конвеєр і апаратно реалізовані основні математичні функції. Чотиритактовим конвеєрні команди обчислень з плаваючою комою доповнюють чотиритактовим цілочисельну конвейеризацию. Більшість команд обчислень з плаваючою комою можуть виконуватися в одному целочисленном конвеєрі, після чого подаються в конвеєр обчислень з плаваючою комою. Звичайні функції обчислень з плаваючою комою, такі як додавання, множення і ділення, реалізовані апаратно з метою прискорення обчислень.
У результаті цих інновацій, Pentium процесор виконує команди обчислень з плаваючою комою в п'ять разів швидше, ніж 33-МГц Intel486 DX, оптимізуючи їх для високошвидкісних чисельних обчислень, що є невід'ємною частиною таких удосконалених відеопріложеній, як CAD і 3D-графіка.
Pentium процесор на тактовій частоті 66 МГц працює як "чіслодробілка" з рейтингом 64.5 по тесту SPECint92, практично не поступаючись RISC-процесора Alpha компанії Digital, але з тактовою частотою вдвічі вищою.
Загальна продуктивність Pentium процесора перевершує в 6 разів 25 МГц Intel486 SX і в 2.6 разів - 66 МГц Intel486 DX2. Індекс за рейтингом iCOMP для 66 МГц Pentium процесора, який виконує 112 мільйонів операцій у секунду, становить 567. Індекс по iCOMP (Intel COmparative Microprocessor Performance) виконує відносне порівняння продуктивності 32-бітових процесорів фірми INTEL.
Розширена 64-бітова шина даних.
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │
│ ┌ ─ ┤ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │ │
│ │ └ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ┘ │ │
│ │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │
│ │ ┌ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ┴ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │
│ ┌ ─ ─ ─ ┐ │ │ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │ │
│ ┤ ░ ░ ░ ├ ─ ┤ └ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ┘ │ │ │ │
│ └ ─ ─ ─ ┘ │ ┌ ─ ┴ ─ ┐ ┌ ─ ┴ ─ ┐ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ ┌ ─ ─ ┤ │ │ │
│ │ └ ─ ┬ ─ ┘ └ ─ ┬ ─ ┘ │ │ │ │ │
│ │ ┌ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ┐ │ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │ │
│ │ └ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ┘ │ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │
│ │ ├ ─ ─ ─ ─ ┼ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ │
│ │ ┌ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ┐ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │
│ └ ─ ┤ │ │ │ │ │
│ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
Pentium процесор зовні являє собою 32-бітове пристрій. Зовнішня шина даних до пам'яті є 64-бітової, подвоюючи кількість даних, переданих протягом одного шинного циклу. Pentium процесор підтримує кілька типів шинних циклів, включаючи пакетний режим, протягом якого відбувається порція даних з 256 біт в кеш даних і протягом одного шинного циклу.
Шина даних є головною магістраллю, яка передає інформацію між процесором і підсистемою пам'яті. Завдяки цій 64-бітової шини даних, Pentium процесор істотно підвищує швидкість передачі порівняно з процесором Intel486 DX - 528 MB / сек для 66 МГц, в порівнянні з 160 MB / сек для 50МГц процесора Intel486 DX. Ця розширена шина даних сприяє високошвидкісним обчислень завдяки підтримці одночасної підживлення командами і даними процесорного блоку суперскалярні обчислень, завдяки чому досягається ще більша загальна продуктивність Pentium процесора в порівнянні з процесором Intel486 DX.
Загалом, маючи більш широку шину даних, Pentium процесор забезпечує конвейеризацию шинних циклів, що сприяє збільшенню пропускної здатності шини. Конвейеризация шинних циклів дозволяє другого циклу стартувати раніше завершення виконання першого циклу. Це дає підсистемі пам'яті більше часу для декодування адреси, що дозволяє використовувати більш повільні і менш дорогі компоненти пам'яті, зменшуючи в результаті загальну вартість системи. Прискорення процесів читання і запису, параллелілізм адреси і даних, а також декодування протягом одного циклу - всі разом дозволяє поліпшити пропускну здатність і підвищує можливості системи.
Мультипроцессорность.
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ Внутрішнє визначення помилок і тестування │
│ з допомогою функціональної надмірності │
├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤
│ Master │ │ Checker │
│ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ┐ │
│ ┌ ─ ┤ ├ ─ ─ ─ ┤ │ │ │ ┌ ─ ┤ ├ ─ ─ ─ ┤ │ │
│ │ └ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ┬ ─ ┘ │ │ │ └ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ┬ ─ ┘ │
│ │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │
│ │ ┌ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ┴ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │ │ ┌ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ┴ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ┐ │
│ ┌ ─ ─ ─ ┐ │ │ ├ ─ ─ ─ ┤ │ │ │ ┌ ─ ─ ─ ┐ │ │ ├ ─ ─ ─ ┤ │ │
│ ┤ ├ ─ ┤ └ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ┘ │ │ │ ─ ┬ ─ │ ┤ ├ ─ ┤ └ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ┘ │ │ │
│ └ ─ ─ ─ ┘ │ ┌ ─ ┴ ─ ┐ ┌ ─ ┴ ─ ┐ │ │ │ │ │ └ ─ ─ ─ ┘ │ ┌ ─ ┴ ─ ┐ ┌ ─ ┴ ─ ┐ │ │ │
│ │ │ │ │ │ ┌ ─ ┤ │ │ │ │ │ │ │ │ │ ┌ ─ ┤ │ │
│ │ └ ─ ┬ ─ ┘ └ ─ ┬ ─ ┘ │ │ │ │ │ │ │ └ ─ ┬ ─ ┘ └ ─ ┬ ─ ┘ │ │ │ │
│ │ ┌ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ┐ │ ├ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │ │ │ ┌ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ┐ │ ├ ─ ─ ─ ─ ┤ │
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│ │ └ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ┘ │ ├ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │ │ │ └ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ┘ │ ├ ─ ─ ─ ─ ┤ │
│ │ ├ ─ ─ ─ ─ ┼ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ │ │ │ ├ ─ ─ ─ ─ ┼ ─ ─ ─ ┘ │ │ │
│ │ ┌ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ┐ ├ ─ ─ ─ ─ ┤ │ │ │ │ ┌ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ┐ ├ ─ ─ ─ ─ ┤ │
│ └ ─ ┤ │ │ │ │ │ │ └ ─ ┤ │ │ │ │
│ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ┘ │
├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤
│ │ │ Check │ │ │
│ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┼ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │
│ Outputs Inputs IERR # │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
Pentium процесор - це ідеал для наростаючої хвилі мультипроцесорних систем, а також найвищий рівень продуктивності та обчислювальної потужності в області сучасних обчислювальних засобів. Мультипроцесорні додатки, які з'єднують два або більше Pentium процесорів - добре обслуговуються за допомогою вдосконаленої архітектури кристалів, роздільним вбудованим кешуванням програмного коду і даних, а також наборами мікросхем для управління зовнішньою кеш-пам'яттю і витонченими засобами контролю цілісності даних.
Як обговорювалося раніше, Pentium процесор підтримує упорядкований кеш з його MESI протоколом. Коли один процесор отримує доступ до даних, які кешуються у іншому процесорі, він має можливість прийому правильних даних. І якщо дані модифікувалися, всі процесори отримують можливість доступу до прийому даних в модифікованому вигляді. Новітній Pentium процесор фірми INTEL також визначає, які команди розпізнаються системою відповідно до використовуваним способом програмування. Це суворо визначено підказує, яким чином програмного забезпечення, розробленого для однопроцесорній системи, коректно працювати в многопроцессорном оточенні.
Засоби розділення пам'яті на сторінки.
Pentium процесор пропонує опції підтримки будь-якої з традиційних розмірів сторінок пам'яті - 4 KB або ширші, 4 MB сторінки. Ця опція дозволяє виробляти обчислення
частоти свопінгу сторінок в комплексних графічних додатках, буферах фреймів, а також ядер операційних систем, де збільшений розмір сторінки зараз дозволяє користувачам перепланувати ширше спочатку громіздкі об'єкти. Збільшення сторінок дає результат у вигляді підвищення продуктивності, причому все це відбивається на прикладному програмному забезпеченні.
Визначення помилок і функціональна надмірність.
Хороша захист даних і забезпечення їх цілісності за допомогою внутрішніх засобів стає вкрай важливим у додатках, критичним до втрат даних завдяки поширенню сучасного оточення клієнт-серверів. Pentium процесор містить два удосконалення, традиційно властивих проектуванню класу великих ЕОМ - внутрішнє визначення помилок і контроль за рахунок функціональної надмірності (FCR) - це допомагає забезпечити цілісність даних розвиваються сьогодні систем, що базуються на настільних комп'ютерах.
Внутрішнє визначення помилок доповнює бітом парності внутрішній код і кешування даних, зрушувальну асоціативну таблицю сторінок, мікрокод, а також цільовий буфер переходу, допомагаючи визначати помилки таким чином, що це залишається непомітним і для користувача, і для системи. У той же час контроль за допомогою функціональної надмірності оптимізований для додатків, критичних до втрат даних, де Pentium процесор може працювати у конфігурації основною / контролюючий. Якщо між двома процесорами виявляються розбіжності, система сповіщається про помилку. У результаті відбувається виявлення більш ніж 99% помилок.
Крім того, на підкладці процесора розташований пристрій вбудованого тестування. Самотестування охоплює більше 70% вузлів Pentium процесора, що не вимагає виконання скидання кристала і являє собою процедуру, яка зазвичай використовується при діагностиці систем. Іншими вбудованими рішеннями є реалізація стандарту IEEE 1149.1, що дозволяє тестувати зовнішні з'єднання процесора і налагоджувальний режим, що дає можливість програмного забезпечення переглядати регістри і стан процесора.
Управління продуктивністю.
Управління продуктивністю - особливість Pentium процесора, що дозволяє розробникам систем і прикладних розширень оптимізувати свої апаратні і програмні засоби за допомогою визначення потенційно вузького місця для програмного коду. А розробники можуть спостерігати і вважати такти для внутрішніх подій процесора, таких, як продуктивність читання і запису даних, кешування збігів і випадінь, переривань і використання шини. Це дозволяє їм вимірювати ефективність, яку має код в подвійній архітектурі Pentium процесора і у своїх продуктах і виконувати тонку настройку своїх додатків або систем для досягнення оптимальної продуктивності. Вигода для кінцевих користувачів - це більш високі достоїнства і вища продуктивність, і все це завдяки гарному взаємодії з Pentium процесором, користувальницької системою та прикладним програмним забезпеченням.
Даючи можливість розробникам проектувати системи з правлінням енергоспоживанням, захистом і іншими властивостями, Pentium процесор підтримуємо режим управління системою (SMM), подібний режиму архітектури Intel SL.
Наращиваемость.
Разом з усім, що зроблено нового для 32-бітової мікропроцесорної архітектури фірми INTEL, Pentium процесор сконструйований для легкої наращиваемости з використанням архітектури нарощування фірми INTEL. Ці нововведення захищають інвестиції користувачів за допомогою нарощування продуктивності, яка допомагає підтримувати рівень продуктивності систем, заснованих на архітектурі процесорів фірми INTEL, більше, ніж тривалість життя окремих компонентів. Технологія нарощування робить можливим використовувати переваги більшості процесорів удосконаленої технологи у вже існуючих системах за допомогою простої інсталяції кошти однокристального нарощування продуктивності. Наприклад, перший засіб нарощування - це Overdrive процесор, розроблений для процесорів Intel486 SX і Intel486 DX, що використовує технологію простого подвоєння тактовою частоти, використану при розробці мікропроцесорів Intel486 DX2.
За допомогою нарощування одного з цих додаткових процесорів в сокет, розташований біля центрального мікропроцесора на більшості материнських платах Intel486, користувачі можуть збільшити загальну продуктивність системи більш ніж на 70% практично для всіх програмних додатків.
Технологія нарощування за допомогою Overdrive процесорів можлива і для систем, заснованих на сімействі Pentium процесора, за допомогою простої установки в майбутньому процесора, виконаного за вдосконаленою технологією. У свою чергу, технологія Pentium процесора є основою додаткового процесора, що розробляється для систем, що базуються на Intel486 DX2.
На сьогодні Pentium процесор дає можливість отримання найбільшої продуктивності при самій помірною ціною, цілком підтримуючи сумісність з попередніми мікропроцесорами сімейства X86.
Література:
1. The Intel Pentium Processor. A Technical Overview.
2. Intel Solutions.