- •Абсолютные способы формирования исполнительного адреса операндов
- •Встраиваемые и промышленные компьютеры
- •В чем суть mmx-технологии и потоковых simd-расширений?
- •В чем суть матричного и векторно-конвейерного способов организации simd-архитектуры
- •Иерархическая структура памяти компьютера
- •Как определяется энергоэффективность процессора?
- •Как осуществляется декодирование команд x86 в процессоре Intel Nehalem?
- •Как осуществляется декодирование команд x86 в ядре amd k10?
- •Какие новые возможности появились у процессора с введением расширения команд sse-2, sse-3?
- •Какими преимуществами обладают блейд-серверы?
- •Какими характеристиками должен обладать пк?
- •Классификация mimd-систем по способу взаимодействия процессоров
- •Классификация архитектуры sisd с краткой характеристикой классов
- •Классификация интерфейсов
- •Классификация ноутбуков
- •Классификация методов построения центрального устройства управления процессора
- •Классификация микро-эвм с краткой характеристикой классов
- •Классификация пк по способу использования
- •Классификация серверов с пояснениями
- •Классификация, состав, платформы, производители карманных пк
- •Классификация способов организации simd-архитектуры с пояснениями
- •Конвейерная технология выполнения команд
- •Концепция виртуальной памяти
- •Косвенная адресация операндов
- •Логическая организация центрального процессора эвм
- •Методы обновления строк в основной и кэш-памяти
- •Методы повышения пропускной способности оперативной памяти (организация памяти на ddr sdram)
- •Методы повышения пропускной способности оперативной памяти (расслоение обращений)
- •Методы преобразования виртуального адреса в физический при странично-сегментном распределении памяти с использованием tlb
- •Методы замещения строк в кэш-памяти
- •Методы ускорения процессов обмена информацией между оп и внешними запоминающими устройствами
- •Механизм преобразования виртуального адреса в физический при страничной организации памяти
- •Механизм стековой адресации по способу lifo
- •Модульная структура процессора Intel Nehalem
- •Обобщенная структура эвм и основные направления её развития
- •Обобщенный формат команд x86
- •Общие принципы организации оперативной памяти компьютера
- •Объяснить суть процедуры переименования регистров в современных процессорах
- •Определить назначение, количество, принцип действия исполнительных устройств процессора Intel Nehalem
- •Определить назначение, количество, принцип действия исполнительных устройств ядра amd k10
- •Определить назначение, структуру, количество регистров mmx-технологии и расширений sse, sse2
- •Определить назначение, структуру, количество основных функциональных регистров ia-32
- •Определить назначение, структуру, количество регистров процессора обработки чисел с плавающей точкой ia-32 (x87)
- •Регистры ммх-технологии
- •Организация многоуровневой кэш-памяти
- •Основные отличительные черты epic-концепции
- •Основные характерные черты cisc-архитектуры
- •Основные характерные черты risc-архитектуры
- •Основные характерные черты vliw-архитектуры
- •Основные характерные черты суперскалярной обработки
- •Особенности микроархитектуры Intel Core
- •Особенности микроархитектуры Intel Sandy Bridge
- •Особенности микроархитектуры процессоров Intel Nehalem
- •Особенности архитектуры процессоров x86-64 (amd64, Intel64)
- •Особенности процессоров семейства Intel Westmere
- •Особенности процессорного ядра amd k10
- •Особенности системы команд в ia-64
- •Охарактеризуйте все виды производительности компьютера
- •Перечислить основные требования, которые учитываются при проектировании серверов
- •Принцип работы кэш-памяти с полностью ассоциативным распределением
- •Принцип работы кэш-памяти с частично ассоциативным распределением
- •Программно-управляемая передача данных в компьютере
- •Программно-управляемый приоритет прерывающих программ
- •Прямой доступ к памяти в компьютере
- •Показать развитие и классификацию однопроцессорных архитектур
- •Почему появились многоядерные структуры процессоров и технологии многопоточности?
- •Развитие cisc-системы команд x86 (по годам)
- •Распределение оперативной памяти динамическими разделами
- •Распределение оперативной памяти перемещаемыми разделами
- •Распределение оперативной памяти фиксированными разделами
- •Расширение системы команд aes-ni, avx
- •Реализация адресации «Базирование с индексированием»
- •Реализация адресации операндов «Базирование способом совмещения составляющих исполнительного адреса Аи»
- •Реализация адресации операндов «Базирование способом суммирования»
- •Реализация индексной адресации операндов
- •Регистровые структуры процессоров ia-64
- •Регистровые структуры процессоров x86-64 архитектуры (amd64, Intel64)
- •Сегментное распределение виртуальной памяти
- •Сильносвязанные и слабосвязанные многопроцессорные системы
- •Системная организация эвм на базе чипсетов Intel
- •Страничное распределение виртуальной памяти
- •Стратегия развития процессоров Intel
- •Странично-сегментное распределение памяти
- •Структура кэш-памяти с прямым распределением данных
- •Теги и дескрипторы
- •Типовая структура кэш-памяти
- •Типы данных ia-32 (без mmx и sse)
- •Типы данных ia-64
- •Типы данных mmx-технологии
- •Типы данных sse, sse-2 расширений
- •Форматы команд risc-процессора
- •Формат команд в ia-64, структура пакета инструкций
- •Функции центрального устройства управления процессором
- •Функциональные возможности, назначение, платформы рабочих станций
- •Функциональные возможности, назначение, современные разработки ультра-мобильных и планшетных пк
- •Функциональные возможности, области применения, основные производители мэйнфреймов
- •Функциональные возможности, пути развития, современные разработки супер-эвм
- •Характеристики интерфейсов
- •Характеристики системы прерывания
- •Характерные черты современных универсальных микропроцессоров
- •Центральное устройство управления микропрограммного типа
Как определяется энергоэффективность процессора?
В последнее время при сравнении процессоров пользуются отношением производительности к энергопотреблению, которое получило название энергоэффективностью процессора. Разработчики процессоров предложили оценивать производительность (Р) как произведение тактовой (рабочей) частоты процессора (f) на величину k, определяющую количество инструкций, исполняемых процессором за один так:
P = f • k.
Получается, что увеличить производительность можно, поднимая частоту и/или увеличивая количество инструкций, выполняемых за один такт. Первый подход ведет к увеличению энергопотребления, а второй требует использования определенной микроархитектуры процессора (многоядерной), в которой заложены различные технологии, направленные на повышение количества инструкций, выполняемых процессором за один такт.
Что касается энергопотребления (W), то оно вычисляется как произведение тактовой частоты (f) процессора на квадрат напряжения U, при котором функционирует процессорное ядро, и некоторую величину Cd (динамическая емкость), определяемую микроархитектурой процессора и зависящую от количества транзисторов и их активности во время работы процессора:
W=f*U^2*Cd
Из приведенных формул вытекает следующее соотношение, определяющее энергоэффективность процессора:
P/W=k/(U^2*Cd)
Из формулы следует, что для получения наилучшего показателя разработчикам необходимо работать над оптимизацией микроархитектуры с целью улучшения функциональности исполнительных блоков, при этом не допуская чрезмерного увеличения динамической емкости. Что касается тактовой частоты, то, как показывают приведенные выкладки, на рассматриваемое соотношение она вообще не влияет. Напряжение питания ядра зависит не столько от микроархитектуры, сколько от технологических особенностей изготовления процессора.
Любой совершенный процессор состоит из огромного количества транзисторов, исчисляемого миллионами, необходимого для достижения высокой производительности процессора. Уменьшение размеров транзистора ведет к уменьшению напряжения питания, что в свою очередь снижает энергопотребление, к увеличению скорости работы и плотности размещения транзисторов на кристалле. Поэтому со времени создания первой интегральной микросхемы в 1959 году развитие микроэлектроники идет по направлению уменьшения размеров транзисторов и одновременного увеличения плотности их размещения на кристалле. Для оценки этих параметров была введена специальная характеристика «Норма технологического процесса, производства полупроводниковых кристаллов», измеряемая в нанометрах (нм). В недалеком прошлом (конец 90-х годов) кристаллы процессоров изготавливались по 130-нм нормам, затем по 90-нм, 65-нм нормам, с 2008 года используются 45-нм нормы технологического процессора. Спроектированный в Intel по 45-нм нормам транзистор примерно на 20 % опережает своего 65-нм собрата по скоростным характеристикам и оказывается примерно на 30 % экономичнее с точки зрения затрат энергии на переключение.