Вопрос №56 Совместимость и идентификация процессоров.

Для процессоров характерна совместимость IA 32, в которой процессоры последующих моделей способны выполнять инструкции предыдущих. Состав регистров и флагов в последующих моделях постоянно расширяются, поэтому для совместимости ПО написанных для ранних моделей со следующими моделями следует учитывать следующее:

- не изменять значения битов не использующихся в данном процессоре.

- при загрузке регистров в зарезервированные биты записывать 0 не использовать.

- эти биты для хранения каких – либо признаков, гарантировать не обращение программ к данным битам.

Совместимость новых моделей с предыдущими означает, что программа написана для процессора i8086 должна исполняться на i386, Pentium4. В большинстве случаев это выполняется, но возникают трудности с тем что современные ЦП более быстродействующие и не только выполняют вычисления но и управляют оборудованием, которое требует определен последовательностью действий и соблюдением временных характеристик. Поэтому нужно обеспечить определенные программные способы организации задержек, иначе возможны плохие последствия.

Способы решения:

- использование виртуальных ЭВМ, эмуляции программ, специальных команд.

Помимо быстродействия ЦП отличаются и некоторыми особенностями при обработке инструкций, которые обычно не влияет на выполнение команд, но могут использоваться для идентификации ЦП.

Идентификация процессоров – возможность программного определения типа ЦП.

Начиная с ЦП Pentium появилась инструкция CPU ID по которой программа на любом уровне привилегий в любой момент времени может получить сигнатуру ЦП, дающую общее представление о ЦП и дополнительной информации. Основные функции этой инструкции позволяют получить информацию: производительность ЦП, семейство, модель, параметры КЭШа, серийный номер ЦП, дополнительные параметры кэширования.

Сигнатура содержит 4 основных битовых поля: семейство (поколение ЦП), модель (Pentium, Pentium PRO и т.д.), степинг(номер редакции кристалла ЦП, меняющихся в пределах модели, определяет наличие тех или иных ошибок которые исправляются заплатками), тип (определяет назначение ЦП).

Информация для CPU ID записывается в ЦП на этапе изготовления кристалл. В числовых параметрах указанных в CPU ID в явном виде не указываться тактовая частота ЦП. Ее значение указывается на корпусе после испытаний. Значение тактовой частота может присутствовать в строке имени ЦП.

Вопрос №60 Гиперпотоковые и мультиядерные цп.

В ЦП Pentium4 начиная с тактовой частоты 3,06ГГц. применяются гиперпотоковая технология: один физический ЦП одновременно может выполнять 2 потока инструкций, x86 (совместимость с 86). Для Фон - Неймоновской архитектуры это означает что физический ЦП имеет 2 комплекта архитектурных регистров. В каждом комплекте имеется свой указатель инструкций, поэтому можно говорить о двух логических процессорах, которые физически расположены на 1 кристалле. Это позволяет повысить эффективность работы исполнительных блоков. ЦП не является полностью независимым так как иногда приходится ожидать ресурса, занятого другим.

Дальнейшее развитие – мультиядерные ЦП в которых на одном кристалле объединены общей шинной несколько функциональных ЦП. В них каждое ядро обладает собственным КЭШем L1, L2. Размер L2 может достигать 2МБ. Интерфейс системной шины может быть общим или раздельным. Если количество ядер большое, в этом случае имеется общий блок интерефейса системной шины.

Структура мультиядерных ЦП.

С разделенным интерфейсом.

СХЕМА.

С объединненым интерфейсом.

Фирма AMD для своих ЦП x86 технологию SMP не поддерживали (симметричный мультипроцессорный режим) используя режим FRC. Первым из ЦП AMD поддерживающими режим DMP стал Atlon. Средством объединения несколько ЦП является северный мост, основным разделяемым ресурсом контроллер памяти, расположены на чипсете.

Пример сторуктуры:

СХЕМА.

В ЦП Athlon 64 каждый ЦП имеет собственный контроллер памяти с отдельной шиной к которой непосредственно подключаются модули памяти. У Athlona шина 64Гбита. Это позволяет обеспечить задержки доступа к памяти примерно 45нс.

У ЦП Opteron с поддержкой x86 процессорных систем. Суммарная пропускная способность 19,2Гб/сек.