1.13. Мікропроцесор amd-k6

Другим після Intel виробником процесорів вважається компанія AMD, яка була заснована в 1969 році. AMD виробляла мікросхеми для кожного покоління мікропроцесорів від процесора 8088 до новітніх моделей шостого покоління, сумісних з процесорами Intel. За цей час корпорація AMD виготовила близько 100 млн. х86-сумісних процесорів. Процесор шостого покоління AMD-K6 ММХ по продуктивності конкурує з Pentium Pro, має суперскалярну архітектуру, але коштує значно дешевше, використовує 8,8 млн. транзисторів. Замість того, щоб виконувати складні х86 команди, довжина яких може становити від 1 до 15 байт, процесор AMD-K6 виконує менш складні інструкції фіксованої довжини. Передова логіка пророкування розгалужень забезпечує вірогідність передбачення 95%. Структурна схема МП AMD-K6 представлена на рис. 1.29.

Рис. 1.29. Структурна схема МП AMD-K6

Включає наступні блоки: пристрій сполучення з шиною - ПСШ, роздільний 32КБ кеш команд і даних, сім незалежних операційних блоків: блок запам'ятовування БЗП, блок зберігання БЗ, два блоки цілочисельнної арифметики ЦА-З і ЦА-У, блок операцій з плаваючою комою БПК , блок мультимедіа - ММХ і блок пророкування розгалужень БПР; загальний регістровий файл складається з двох груп: 24-загальних регістрів, з них вісім відповідають універсальним регістрів архітектури Intel і 24 регістра перейменування. Блоки, які беруть участь в конвеєрному виконанні команд; БПДК - попередньої дешифрування команд, чотири дешифратора декодування інструкцій, блок управління командами. Для реалізації логіки пророкування розгалужень використовується спеціальна таблиця передбачення розгалужень ТПР, що складається з 8192 рядків і кеш адрес розгалуження. Декодування х86 інструкцій починається з моменту розміщення їх в кеш-пам'яті команд, використовуючи логіку попереднього декодування БПДК, що визначає довжину кожної завантаженої інструкції. З кожним байтом х86 інструкції записуються при цьому в розширений кеш команд певні спеціальні біти попереднього декодування. Вибірка інформації з кеш-пам'яті команд здійснюється за 16Б. Для перетворення х86 інструкцій в RISC-операції МП AMD-K6 використовує чотири дешифратора: два короткі дешифратора, які перетворять інструкції х86 в нуль, одну або дві RISC-операції. Довгий дешифратор - перетворить команди х86 у вигляді чотирьох RISC-операцій, векторний дешифратор-декодує складні х86 інструкції, які рідко зустрічаються. Ці дешифратори перетворять до двох х86 інструкцій за один такт.

Буфер планування містить 24 команди RISC 86, приймає з дешифратора до чотирьох таких команд. Управляє роботою буфера БУК (блок управління командами). Цей блок одночасно на виконавчі блоки видає до шести RISC-операцій за такт. Наявність буфера дозволяє в динаміці аналізувати, змінювати обрану для виконання послідовність команд, забезпечуючи максимальне завантаження виконавчих блоків. Процесор AMD-K6 може підтримувати до семи розгалужень, які очікують своєї черги.

14. Оцінка продуктивності мп

Для оцінки продуктивності МП застосовуються різні способи. Для порівняння процесорів, що мають однакову архітектуру, можна використовувати показник, що дорівнює усередненому числу операцій, які виконуються в одиницю часу. Для операцій арифметики така «пікова» продуктивність оцінюється одиницею виміру MIPS (MEGA Instruction Per Second), для операцій з плаваючою точкою відповідно MFLOPS (MEGA Floating point Operation Per Second). Під час функціонування перших МП 8086 і 80286 їх продуктивність досить чітко характеризувалася тактовою частотою. У наступних моделях, в яких стали використовуватися досить складні архітектурні рішення (суперконвеєрна і суперскалярна обробка), складна багаторівнева організація пам'яті, оцінити продуктивність з необхідною точністю на підставі тільки тактової частоти МП, числа, що витрачаються на виконання команди тактів МП, розрядності оброблюваних даних і числа оброблювальних пристроїв стало неможливо. Для оцінки продуктивності різних типів МПС у світовій практиці найбільшого поширення отримали спеціальні набори тестових програм. Час виконання кожного із завдань пакета становить основу для розрахунку сумарного індексу продуктивності МПС. Такий індекс продуктивності є відносною оцінкою, що несе інформацію про те, наскільки швидше даний МПС виконує подібну задачу в порівнянні з деякою базовою МПС. Першу групу тестів виміру продуктивності становлять тести виробників, розроблювані компаніями-виробниками МП для внутрішнього застосування. Наприклад для порівняння продуктивності 32 - розрядних МП компанія Intel в 1992 році запропонувала одиницю виміру iCOMP-92 Index (Intel Comporative Microprocessor Perfomance). Цей індекс дозволяє виробнику порівняти відносну потужність конкретного МП. Порівняльна оцінка продуктивності виконується щодо базового МП, в якості якого був обраний МП 486SX-25 (з тактовою частотою 25МГц) з індексом 100 (див. таблицю) так, наприклад, процесор i386DX-33 має індекс 56, тобто продуктивність приблизно в два рази менше, ніж базовий МП.

У 1996 році була введена нова одиниця вимірювання iCOMPIndex-20. Поява нового індексу обумовлено широким застосуванням 32-бітових операцій, мультимедіа. В якості базового процесора обраний МП Pentium, що працює на частоті 120МГц (табл. 1.6.)

Таблиця 1.6

	Index 2.0			Р5ММХ(200)	182
Р5(75)	67	Р5(133)	111	Р5ММХ(233)	203
Р5(90)	81	P5Q50)	127	PPro(200)	220
Р5(100)	90	Р5(200)	142	PII(233)	267
Р5(120)	100	Р5ММХ(166)	160	PII(266)	303

Для визначення МП п'ятого і шостого покоління AMD, Cyrix, IBM ввели поняття P-Rating. Воно засноване на порівнянні власного МП з продуктивністю МП Pentium працючого на власній частоті. Для оцінки різних типів комп'ютерів, що використовують МП різних фірм, найбільш поширеними є набори тестів компанії Spec92-95 (Standart Perfomance Evalution Corporation). Пакет оціночних програм для розрахунку показника SPECint92 призначений для оцінки продуктивності МП при виконанні цілочисельних операцій переважно у комерційній галузі застосування. До його складу входять шість еталонних тестових програм, написаних на мові С. Пакет оціночних програм для розрахунку показника SPECfp92 призначений для оцінки продуктивності МП при виконанні операцій з плаваючою точкою в технічних і наукових областях. До складу цього пакета входять 14 реальних прикладних програм, дві з яких написані на мові С, решта на Фортрані. У пакет входять задача квантової фізики, розв’язання рівняння Максвелла, перетворення координат, моделювання людського вуха, функції множення, перетворення матриці і ряд інших. Особливість даних тестів полягає в можливості оцінки швидкості реалізації завдань в багатопроцесорному режимі. Сучасні МП виконують тести SPEC92 протягом тимчасових інтервалів від часток секунд до декількох секунд, що вносить у виміри досить велику похибку. Обсяг програмного коду такий, що програми і дані можуть розміститися в кеш-пам'яті МП, що не дозволяє отримати достовірні оцінки продуктивності, тому був розроблений набір 8РЕС95, поява нового набору тестових програм SPEC95 обумовлено стрімким зростанням продуктивності МП наступних поколінь, вдосконаленням компіляторів, зміною подання про актуальність різних областей додатків. У пакет входить два набори, що складаються з восьми програм для цілочисельних обчислень і десять програм для обчислення з плаваючою точкою. Індекс продуктивності в SPEC95 дають по відношенню до еталонної PC SPARC 10/40 в конфігурації з кеш-пам'яттю L2. Інтегральні індекси продуктивності, як в SPEC92, формуються як середнє геометричне індексів за окремими тестами.