Деякі питання побудови сучасних мікропроцесорів

Розглядаємо лише сучасні потужні мікропроцесори орієнтовані на сервери ,потік фреймів ,та супер ЕОМ.

Параметри технічні

1) Габарити кремнієвиї пластин

- Для виготовлення мікропроцесорів використовують кремнієві пластини

Габарити пластин змінюються приблизно раз в 10 років.Причому зміна призводить до колосальних витрат з боку фірм – виробників.

Діаметр пластин: (100 ),(150) 1991 - (200) 2001 – (300), 2013 – 450

Зблішення діаметру дає :

1 маємо більшу кількість мікросхем

2 економія енергії , води , та зменшення викедів шкідливих для повітря компонентів

2))) щільність розміщення (деталізація)

Тактова частота

Останні кілка років тактова частота незбішується « Гонці Гігагерців покладено край»

Інтел – 3,6 гігагерц – найбільше серед інтел є єдине виключення .Тільки ІБМ продовжує спроби (і робить ) збільшує тактову частоту :

Z196 – 5,2 найпіздатий. – технологія щільності 45 мм . енергоспоживання тобто виділення тепла пропорційно 4 – ступені частоти.

Система класу ОКОД РІСК ЦІСК

В 1994 році корпорації інтел і хп домовились про розробку нового мікропроцесора (наробився 2001) пі назвою Ітаніум .В основу процесора покладено так звана ітаніюм – архітектура (ІА) вона реалізує концепцію ВЛІВ

Ідеологію розробляв ХП , а технологію інтел .

Концепції ВЛІВ є те що компілятор пакує декілька простих команд у довге слово якій ідповідає набору функціональних пристроїв процесора. При цьому розпаралнлення коду здійснюється на етапі компіляції.Влів процесорі мають значно білшу кількість регістрів загального призначення ніж в процесорі ЦІСК.технологія ЕПІК надає у порівнянні з РІЗК процесором

Більш широке використання в Stanium можливості паралельних обчислень , тобто процесор може(спроможний) виконувати декілька команд за 1 такт.

Може бути 256 біт , а бувають слова 1024 біт – не довге командне слово.

В Ітаніум застосовано два методики:

1)Передбачення гілкування

2)Припущення

Регістри Ітаніум:

Загального призначення

Тип регістора – 128

Кількість регістрів – 128

Розмір біт – (64+1) біт

Функції – Програмісту доступні 64 біта, додатній біт Nat (Not a Thing)-показує придатність інформації, яка записана в регістрі.Якщо дані признані непотрібними(наприклад у результаті невірного передбачення гілкування), то змінюється тільки Nat.Це дає істотний виграш у часі,так як не вимагає стирання даних в регістрі і доповняльної обробки.

Рухома кома

Кількість регістрів – 128

Розмір біт – 82 біт

Функції – Використовується для обчислення з рухомою комою.

Предикативний

Кількість регістрів – 64

Розмір біт – 1 біт

Функції – контролює умови виконання інструкції та гілкування

Гілкування

Кількість регістрів – 64

Розмір біт – 64 біт

Функції –Вказує адреси гулок програми

Ітаніум мав три рівні кеша!!

Передбаченння гулкування

Базується на аналізі компіляторів програми, яка виконується.Після чого компілятор приймає рішення, які з гілок потрібно прорахувати, а які ні.

Припущення

Полягає в тому, що інструкція і дані завантажуються в процесор до того, як вони можуть бути придатними, а у деяких випадках навіть якщо вони не будуть потрібні ніколи.Таке попереднє завантаження мусить робитися під час простою процесора.

ІНТЕЛ сказав так – «Архітектура ІА-64 є стратегічним напрямком на найближчі 10-15 рокі»

Ітаніум 2 – 2005 рік, який мав 1,72 млрд транзисторів , частота 1,7 Ггц , тех. процес 90нм – щільність

Кеш з рівня (L3) - 24 МБ . Тепловиділеність 100 Вт.

У 2010 році зявився Ітаніум 9300 – більше 2 млрд транзисторів.

Чудо :

Процесор z 196 (2010 рік) – ІБМ ,

-1.40 млрд транзисторів

- 4- ядра

- технологія CISC

-частота 5.2 ГГц

- технологія 45 нм (щільність)

-площа чіпа 512 мм2 , 26.6 мм * 26.6 мм

-кожне ядро процесора має оснащено двома масивами кеш (Л1) 1 рівня

Л1 – 128кб для інструкцій і для даних

Л2 – 1,5 мб

Л3 – 24 мб

SMP

Для підвищення швидкості в режимі симетричного мультиплексора використовується кеш Л4, і він має обсяг всього 192 мб , взаємодія з яким відбувається зі швидкістю 40ГБ/сек.

Цей процесор був розроблений до мейфреймів z eterprize (2010 рік)

В чіпах вирішуються питання для сучасних потужних мікропроцесора – збільшення швидкості між компонентних звязків

Чіпи

Діапазон 18……28 мм (прямокутний)

Використання радіохвиль

Фіра Соні використала такий підхід найперше

Бездротовий підхід