17. Совместимость, идентификация и сравнение производительности процессоров.

Совместимость: Состав регистров и флагов по мере «взросления» процессоров постоянно расширяется. Принцип совместимости программного обеспечения, написанного для ранних моделей процессоров, со следующими моделями предписывает осторожно обращаться с неиспользуемыми (зарезервированными) битами и регистрами:

♦ не изменять значения бит, не используемых в данном процессоре;

♦ гарантировать нечувствительность программ к значению этих бит;

♦ при загрузке регистров в зарезервированные биты записывать нули;

♦ не пытаться использовать эти биты для хранения каких-либо признаков.

Кроме скорости исполнения, процессоры отличаются и некоторыми нюансами выполнения инструкций, которые обычно не влияют на выполнение программ, но могут использоваться для идентификации процессоров. Так, например, инструкция PUSH SP па процессоре 8086/88 исполняется иначе, чем на 80286 и более поздних, — различие касается порядка выполнения декремента указателя стека и его сохранения в стеке.

Потребность в идентификации процессора операционной системой и приложениями созревала по мере расширения диапазона функциональных возможностей и уровня производительности процессоров. Начиная с процессоров Pentium, появилась новая инструкция CPUID, по которой любая программа на любом уровне привилегий в любой момент времени могла получить ту же информацию, что и BIOS после сброса. Полученную информацию программа может использовать для выбора исполняемого кода, а также для настройки констант программных реализаций задержек. Инструкция CPUID поддерживалась и в ряде последних моделей процессоров класса 486. Идентификатор процессора, по замыслу Intel, должен стать дополнительным средством аутентификации в Интернете (и других сетях), наряду с именем пользователя и паролем, вводимыми вручную. Однако если имя и пароль можно сменить в любое время, идентификатор присваивается навечно и принудительно, хотя имеется возможность запретить процессору сообщать свой идентификатор. Вот эта всеобщая инвентаризация и вызвала бурю обсуждений прав на частную жизнь пользователей нового процессора. После жарких споров фирма Intel, «идя навстречу пожеланиям трудящихся», постановила, что по умолчанию выдача идентификатора запрещена, а разрешается только с ведома пользователя. Как подчеркивает Intel, идентификатор сообщается пассивно, то есть компьютер с новым процессором, ОС и броузером не кричит на весь мир «я — номер такой-то!».

При сравнении процессоров применяются различные методы измерения производительности. Для сравнения процессоров с одинаковой архитектурой применялся показатель, равный усредненному числу операций, выполняемых за единицу времени. Чтобы по возможности не привязываться к быстродействию памяти, эти операции обычно совершались с регистровыми операндами. Во времена процессоров 8086/88 и 80286 их производительность достаточно четко характеризовалась тактовой частотой и типом процессора (8086 или 80286). В последующих моделях процессоров стали появляться довольно значительные изменения архитектуры, в результате которых тактовая частота уже перестала быть исключительным фактором, определяющим производительность. Для сравнения производительности 32-разрядных процессоров с архитектурой х86 фирма Intel в 1992 году предложила свою единицу измерения: iCOMP Index. Эта единица позволяет дать конечному пользователю упрощенный способ определения относительной мощности конкретного процессора. В 1996 году была введена новая единица iCOMP Index 2.0, отличающаяся набором показателей и весовыми коэффициентами. Новые и старые индексы сравнивать некорректно, поскольку они считаются по разным формулам и относительно разных баз. Появление нового показателя было вызвано общей тенденцией применения 32-битных операций, в результате чего из тестовой смеси исключили 16-битные инструкции. Тесты, проведенные на различных системных платах, дадут разные результаты. Но для конкретной системной платы производительность, естественно, будет тем выше, чем выше индекс процессора. Однако тестовые платформы для разных классов процессоров, естественно, различаются (Pentium II не вставишь в плату для Pentium). Так что рост значений индекса, наблюдаемый от модели к модели, отражает не только достижения собственно процессора, но и улучшения в схемотехнике и компонентах современных компьютеров. Некоторые программы сравнивают производительность компьютера с первой моделью IBM PC XT на процессоре 8088 с тактовой частотой 4,77 МГц, принимая ее производительность за условную единицу. Однако у современных процессоров этот показатель исчисляется сотнями, а у сопроцессора — тысячами единиц. Кроме того, особого интереса этот показатель не представляет, поскольку определяет производительность на 16-битных операциях.