Ядерные реакторы
РБМК 1000
Математика
Курсовые
Альтернативная энергетика
ВВЭР
Информатика
Черчение

Теплоэнергетика

Реактор БН
Сопромат
Электротехника
Ядерная физика
Ядерное оружие
Графика
Карта

Архитектура персонального компьютера

Конвейерный режим шины памяти процессора Pentium 4

Современные процессоры, такие как Pentium 4, работают гораздо быстрее современных динамических ОЗУ. Чтобы процессор не простаивал, необходима максимально возможная производительность памяти. По этой причине шина памяти процессора Pentium 4 работает в конвейерном режиме, когда в шине происходят одновременно 8 операций. Понятие конвейера мы рассматривали в главе 2, когда говорили о конвейерных процессорах. Отметим, что память тоже может быть конвейерной.

Обращения процессора к памяти, которые называются транзакциями, состоят из шести фаз:

Арбитраж шины.

Запрос.

Сообщение об ошибке.

Слежение.

Ответ.

Передача данных.

Наличие всех шести фаз необязательно. В фазе арбитража шины определяется, какое из задающих устройств будет следующим. В фазе запроса на шину передается адрес. В фазе сообщения об ошибке подчиненное устройство передает сигнал об ошибке четности в адресе или о наличии каких-либо других неполадок. В фазе слежения центральный процессор проверяет, нет ли нужного ему слова в кэше другого процессора. Эта фаза нужна только в многопроцессорных системах. В следующей фазе задающее устройство узнает, где взять необходимые данные. В последней фазе осуществляется передача данных.

В системе с процессором Pentium 4 в каждой фазе используются определенные сигналы, отличные от сигналов других фаз, поэтому каждая из них не зависит от остальных. Шесть групп этих сигналов показаны в левой части рис. 3.42^ Например, один из процессоров может пытаться получить доступ к шине, используя сигналы арбитража. Как только процессор получает право доступа к шине, он освобождает эти линии шины и занимает линии запроса. Тем временем другой процессор или какое-нибудь устройство ввода-вывода может войти в фазу арбитража шины и т. д. Рисунок 3.43 иллюстрирует ситуацию одновременного выполнения нескольких транзакций.

Фаза арбитража шины на рис. 3.43 не показана, поскольку она не всегда нужна. Например, если устройство, обладающее в данный момент шиной (часто это центральный процессор), захочет произвести еще одну транзакцию, ему не понадобится заново получать доступ к шине. Запрашивать шину заново нужно только в том случае, если оно уступило ее другому устройству. Транзакции 1 и 2 обычные: пять фаз за пять циклов шины. Во время транзакции 3 вводится более длительная фаза передачи данных (когда, например, требуется передать целый блок или ввести режим ожидания). Вследствие этого транзакция 4 не может начать фазу передачи данных сразу после фазы ответа. Фаза передачи данных начинается только после того, как будет сброшен сигнал DBSY#. Фаза ответа в транзакции 5 также может занимать несколько циклов шины, что задерживает транзакцию 6. Наконец, мы видим, что в транзакции 7 также происходит задержка. В действительности же маловероятно, что центральный процессор будет пытаться начать новую транзакцию на каждом цикле шины, поэтому простои не такие уж длительные.

Рис. 3.43. Конвейерный режим шины памяти в системе с процессором Pentium 4

UltraSPARC III В качестве второго примера процессора возьмем семейство UltraSPARC (производитель — компания Sun). Семейство UltraSPARC — это линейка 64-разряд- ных процессоров SPARC. Микросхема UltraSPARC III содержит 1368 выводов в корпусе LGA (Land Grid Array). Выводы расположены в нижней части микросхемы в виде квадратной матрицы размером 37 х 37 (итого 1369), в которой отсутствует один вывод в нижнем левом углу. Для соединения процессоров UltraSPARC III с модулями памяти компания Sun разработала высокоскоростной интерфейс UPA (Ultra Port Architecture). В ожидании результатов центральный процессор вполне может заниматься другой работой. Например, отсутствие нужной команды в кэш-памяти вовсе не мешает выполнению одной или нескольких команд, которые уже вызваны и каждая из которых может обращаться к данным, которых нет в кэш-памяти.

В главе 1 мы уже упоминали о том, что в настоящее время наиболее распространенным микроконтроллером является 8051 Объем внутренней памяти составляет по умолчанию 4 Кбайт (или 8 Кбайт в модели 8052). Если этот объем оказывается недостаточным, память можно расширить путем подключения через шину дополнительного модуля емкостью до 64 Кбайт Шины соединяют компьютерную систему в единое целое. В этом разделе мы рассмотрим несколько примеров шин: ISA, PCI и USB. Когда компания IBM выпустила серию компьютеров PS/2, пришло время начать разработку шины заново. С одной стороны, это решение было обусловлено чисто техническими причинами (шина PC к тому времени уже устарела). В первых компьютерах IBM PC большинство приложений были текстовыми. С появлением Windows постепенно вошли в употребление графические пользовательские интерфейсы.


Инженерная графика

 

Сопромат