Попов Организация суперскалярных процессоров Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. <...> П58 Организация суперскалярных процессоров : учеб. пособие по курсу «Организация ЭВМ» / А.Ю.Попов. <...> Приведены функциональные описания современных суперскалярных процессоров фирм Intel, AMD, IBM, Sun, MIPS. <...> Архитектура современных процессоров С момента появления в 1971 г. первого микропроцессора архитектура ЭВМ претерпела существенные изменения. <...> Сокращение технологических норм позволило разместить на одном кристалле большое число исполнительных устройств: целочисленных арифметико-логических устройств, устройств выполнения операций над числами с плавающей запятой, устройств векторных вычислений и др. <...> Для их эффективного использования потребовалась реализация принципов конвейеризации вычислительного процесса и суперскалярной обработки. <...> Так, цикл команды можно разделить на шесть последовательных стадий: выборку команды, декодирование, вычисление адресов операндов, выборку операндов, исполнение команды и запись результатов. <...> После получения команды из подсистемы памяти процессор приступает к ее декодированию, т. е. к преобразованию кода операции в код одного или нескольких последовательных управляющих действий, называемых микрокомандами. <...> Если для исполнения команды необходимо также получить операнды из памяти, то одна из микрокоманд управляет извлечением адресов операндов из команды и преобразованием их в адреса физической памяти. <...> При использовании виртуальной памяти вычисление адреса операнда может занять у микропроцессора длительное время. <...> Сразу же после получения всех предусмотренных в команде операндов, микропроцессор начинает исполнять команду в соответствии с управляющими сигналами, задаваемыми микрокомандой исполнения. <...> Для более полного использования аппаратных ресурсов процессора и соответственно увеличения их производительности используются конвейеры с б´ ольшим количеством <...>
Организация_суперскалярных_процессов.pdf
УДК 681.3.06
ББК 22.18
П58
Рецензенты: О.М.Брехов, Д.А.Ибрагимов
Попов А.Ю.
П58 Организация суперскалярных процессоров : учеб. пособие по
курсу «Организация ЭВМ» / А.Ю.Попов.—М. : Изд-во МГТУ
им. Н.Э.Баумана, 2011.—57, [3] с. : ил.
Рассмотрена архитектура современных суперскалярных процессоров.
Приведены сведения, поясняющие состав и назначение входящих в процессоры
подсистем. На примере микроархитектуры Intel P6 дано подробное
функциональное описание каждой подсистемы. Приведены функциональные
описания современных суперскалярных процессоров фирм Intel, AMD,
IBM, Sun, MIPS.
Для студентов 4-го курса, обучающихся по специальности «Вычислительные
машины, комплексы, системы и сети».
УДК 681.3.06
ББК 22.18
- МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2011
c
Стр.2
Оглавление
1. Принципы построения суперскалярных процессоров . . . . . . . . 3
1.1. Архитектура современных процессоров . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2. Подсистема загрузки и сохранения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3. Адресная подсистема . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.4. Подсистемы декодирования, переупорядочивания
и диспетчеризации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.5. Подсистема исполнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2. Микроархитектура современных суперскалярных
процессоров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.1. Особенности микроархитектуры процессоров NetBurst . . . . . 38
2.2. Микроархитектура процессоров AMD64 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.3. Микроархитектура суперскалярных процессоров IBM
POWER4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.4. Микроархитектура суперскалярных процессоров
Sun UltraSPARC III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.5. Архитектура синтезируемых суперскалярных процессорных
ядер MIPS32 74K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Стр.58