57. 64 Битные процессора amd. K8, архитектура и основные особенности.

К8 разрабатывался исходя из того, что 32-х битная структура достигла предела.

Основные архитектурные отличия:

1. Расширенны регистры

RAX

EAX

AH

AL

RBX ST(0) MXX0 XMM0

RCX ST(1) MXX1 XMM1

RDX … …. ….

RSP … …. XMM15

RBP ST(7) MXX7 128 битные регистры

RSI регистры сопроцессора

RDI

R8

..

..

R15

RIP

Есть 2 режима работы: 64-битный и 32-битный. Переключение производиться управляющем битом.

Режим использования:

Плоская память(приложения манипулируют с одним сегментом (CS))

Виртуальные адреса 64-битные. А практически 48 битов (256 террабайт).

57. Расширения системы команд ММХ, SSE, 3D Now!.

MMX (Multimedia Extensions — мультимедийные расширения) — коммерческое название дополнительного набора инструкций, выполняющих характерные для процессов кодирования/декодирования потоковых аудио/видео данных действия за одну машинную инструкцию. Впервые появился в процессорах Pentium MMX. Разработан в лаборатории Intel в Хайфе, Израиль, в первой половине 1990-х. Расширение MMX включает в себя восемь 64-битных регистров общего пользования MM0—MM7. Физически никаких новых регистров с введением MMX не появилось. MM0—MM7 — это в точности мантиссы восьми регистров FPU (Математический сопроцессор), от R0—R7. Таким образом, нельзя одновременно пользоваться командами Математического сопроцессора и MMX.

SSE (англ. Streaming SIMD Extensions, потоковое SIMD-расширение процессора) — это SIMD (англ. Single Instruction, Multiple Data, Одна инструкция — множество данных) набор инструкций, разработанный Intel, и впервые представленный в процессорах серии Pentium III как ответ на аналогичный набор инструкций 3DNow! от AMD.

Технология SSE позволяла преодолеть 2 основные проблемы MMX — при использовании MMX невозможно было одновременно использовать инструкции сопроцессора, так как его регистры использовались для MMX и работы с вещественными числами.

SSE включает в архитектуру процессора восемь 128-битных регистров (xmm0 до xmm7), каждый из которых трактуется как 4 последовательных значения с плавающей точкой одинарной точности. SSE включает в себя набор инструкций, который производит операции со скалярными и упакованными типами данных.

Преимущество в производительности достигается в том случае, когда необходимо произвести одну и ту же последовательность действий над разными данными.

Реализация блоков SIMD осуществляется распараллеливанием вычислительного процесса между данными. То есть когда через один блок проходит поочерёдно множество потоков данных.

3DNow! — дополнительное расширение MMX для процессоров AMD, начиная с AMD K6 3D. Причиной создания 3DNow! послужило стремление завоевать превосходство над процессорами производства компании Intel в области обработки мультимедийных данных.

Технология 3DNow! ввела 21 новую команду процессора и возможность оперировать 32-битными вещественными типами в стандартных MMX-регистрах. Также были добавлены специальные инструкции, оптимизирующие переключение в режим MMX/3DNow! (femms, которая заменяла стандартную инструкцию emms) и работу с кешем процессора. Таким образом технология 3DNow! расширяла возможности технологии MMX, не требуя введения новых режимов работы процессора и новых регистров

57. Особенности процессоров с архитектурой SPARC, процессор UltraSPARC III. Особенности:

Программная модель включает 32 регистра целочисленных и 32 с плавающей точкой. Целочисленные регистры организованны следующем образом:

1. Глобальных регистров

2. Выходящие регистры

3. Локальные регистры

4. Входящие регистры

G0 .. .. G7

O0 .. O5 SP O7

L0 .. .. L7

I0 .. .. I5 OLD SP RA

Глобальные константы, данные G0 всегда 0

Данные, которые можно передать подпрограмме

Локальные переменные

Параметры, полученные при вызове прошлой процедуры

После вызова процедуры происходит переключение регистров окна. Глобальные не изменяются. Выходящие становиться входящими для следующего вызова, r8-r31 обновляются. Регистровые окна – способ переключения контекстного переключения без обращения к память

Команды имеют длину в 32 бита, делятся на команды исполняющие, обращения к памяти и команды ветвления

2бита: формат

5битов: выходные регистры

6битов: код операции

5битов: операнд1

5битов: операнд2

9битов: операции с пл. точкой

5битов: операция

14битов: константа

19битов: смещение

Всего 64 команд