- •Реферат
- •1 Классификации архитектур вычислительных систем
- •1.1 Классификация Флинна
- •1.2 Дополнения Ванга и Бриггса к классификации Флинна
- •1.3 Классификация Фенга
- •1.4 Классификация Шора
- •1.5 Классификация Кришнамарфи
- •1.6 Классификация Скилликорна
- •1.7 Классификация Дазгупты
- •1.8 Классификация Дункана
- •2 Организация компьютерных систем
- •2.1 Мультипроцессоры
- •2.2 Мультикомпьютеры
- •3 Эволюция микропроцессорных систем
- •3.1 Основные направления развития
- •3.2 Увеличение объема внутрикристальной памяти
- •3.2.1 Организация внутрикристальной памяти
- •3.2.3 Наборы регистров в мультитредовой архитектуре
- •3.3 Увеличение числа и состава функциональных устройств
- •3.3.1 Увеличение числа функциональных устройств
- •3.3.2 Мультимедийные расширения
- •3.4 Интеграция функций
- •3.4.1 Системы на одном кристалле
- •3.4.2 Системы с распределенной разделяемой памятью
- •3.5 Однокристальные мультитредовые и мультискалярные системы
- •3.5.1 Основы мультитредовой архитектуры
- •3.5.2 Развитие систем на одном кристалле
- •Исследование архитектуры современных микропроцессоров и вычислительных систем
- •3.6 Направление эволюции архитектур микропроцессоров
3.3.2 Мультимедийные расширения
Многие производители расширяют сегодня функциональные возможности выпускаемых микропроцессоров за счет введения специализированных блоков для мультимедийных приложений. Подобный блок имелся уже в микропроцессоре второго поколения Intel 80860, и на некоторых приложениях его использование давало существенный прирост производительности. Аналогичные блоки включены и в другие микропроцессоры Intel (ММХ-расширение системы команд Pentium и 70 новых SIMD-команд Pentium III), AMD (3D Now!), Sun (VIS SPARC), Compaq (Alpha MVI), HP (PA-RISC MAX2), SGI/Mips (MDMX), Motorola (PowerPC AltiVec).
Возможны различные варианты встраивания команд мультимедийной обработки в систему команд микропроцессора: на уровне функционального блока, использующего общий с другими блоками файл регистров (Pentium MMX) или на уровне отдельного процессора со своим регистровым файлом, используя разнесенную (decoupled) архитектуру. Последний вариант применен в Pentium III и PowerPC AltiVec.
Команды мультимедийной обработки задают в режиме SIMD-процессора параллельную обработку нескольких единиц данных, представленных, как правило, малоразрядными (8, 16, 32) числами в формате с фиксированной точкой. Однако это не исчерпывает всех текущих потребностей и, например, в Pentium III введена параллельная обработка в режиме SIMD-процессора четырех 32-разрядных операндов в формате с плавающей точкой.
3.4 Интеграция функций
3.4.1 Системы на одном кристалле
С ростом количества транзисторов на кристалле стало возможно построение микросхем, в которых микропроцессор вместе с памятью на кристалле выступает в роли одного из составных элементов (ядер) систем на одном кристалле (SOC — system on chip). В кристалле интегрируются функции, для исполнения которых обычно используются наборы микросхем, сетевые платы и другие специализированные микросхемы. Это, с одной стороны, позволяет существенно увеличить пропускную способность между компонентами кристалла по сравнению с пропускной способностью между разными кристаллами, реализующими по отдельности каждую функцию. И, как следствие, поднять производительность систем. С другой стороны, при уменьшении количества кристаллов резко упрощается изготовление и монтаж плат, что ведет к повышению надежности и снижению стоимости систем.В кристалл интегрируются интерфейсы сетевых и телекоммуникационных систем, что позволяет без дополнительных адаптеров соединять микропроцессоры друг с другом, с телекоммуникационными и вычислительными сетями. Интеграция коммуникационных интерфейсов в кристалл микропроцессора была впервые проделана в транспьютерах. Однако это были упрощенные интерфейсы, позволяющие связываться лишь с другими транспьютерами. В процессорах Motorola MPC8260 поддерживается уже множество телекоммуникационных протоколов, включающих, например, 10/100 Mбит/с Ethernet, 155 Mбит/с ATM, 256 каналов 64 Кбит/с HDLC. Компания Motorola предлагает два семейства кристаллов, в которых в качестве ядра используется PowerPC 603e – это семейство на основе технологий AltiVec и PowerQUICC.