Реферат: Сравнительная характеристика МП с 16- и 32-разрядной архитектурой - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Сравнительная характеристика МП с 16- и 32-разрядной архитектурой

Банк рефератов / Культурология

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 32 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА 16-ТИ И 32-Х РАЗРЯДНЫХ МИКРОПРОЦЕССОРО В. Микропроцессор. Самым главным элементом в компьютере , его "мозгом ", является микропроцессор - небольшая (в несколько сантиметров ) электронная схема , выполняющая все вычисления и обработку инфор мации . МП умеет производить сотни различных операций и дел ает это со скоростью в несколько десятков или даже сотен миллионов операций в секунду . В компьютерах типа IBM PC используют ся МП фирмы INTEL, а также совместимые с н ими МП других фирм. Каждый МП имеет определенное число элементов памяти , называемых регист рами , а рифметико-логическое устройство (АЛУ ) и устройство управления (УУ ). Регистры используются для временного хранения выполняемой команды , адресо в памяти , обрабатываемых данных и другой в нутренней информации (инф .) МП. В АЛУ производится арифметическая и логическая обработка данных . УУ реализует временную диаграмму и вырабатывает необходимые управляющие сигналы для внутренней работы МП и связи его с другой аппаратурой через внешние шины МП. Структуры различных типов МП могут су щественно различаться , одна ко с точки зрения пользователя наиболее важными параметрами являются архитектура , адресное пространство памяти , разрядность шины данных , быстродействие . Архитектуру МП определяет разрядность слова и внутренней шины данных МП . Первые МП основывались на 4-р а зрядной архит ектуре . Первые ПЭВМ использовали МП с 8-раз рядной архитектурой , а современные МП основан ы на МП с 16- и 32-разрядной архитектурой. МП с 4- и 8-разрядной архитектурой исполь зовали последовательный принцип выполнения коман д , при котором очередна я операция начи нается только после выполнения предыдущей . В некоторых МП с 16-разрядной архитектурой и спользуются принципы параллельной работы , при котором одновременно с выполнением текущей з адачи (команды ) производятся дополнительная выборк а и хранение п оследующих команд . В МП с 32разрядной архитектурой используется конвейерный метод выполнения команд , при котором несколько внутренних устройств МП раб отают параллельно , производя одновременно несколь ко последовательных команд программы. Адресное пространст во памяти определя ется разрядностью адресных регистров и адресн ой шины МП . В 8-разрядных МП адресные р егистры обычно составляются из двух 8-разрядны х регистров , образуя 16-разрядную шину , адресующ ую 64 Кбайта памяти . В 16-разрядных МП , как правило, использ уются 20-разрядные адресные реги стры , адресующие 1 Мбайт памяти . В 32-разрядных МП используются 24- и 32-разрядные адресные рег истры , адресующие от 16 Мбайт до 4 Гбайт памя ти. Для выработки команд и обмена данными с памятью МП имеют шину данных , разря дност ь которой , как правило , совпадает с разрядностью внутренней шины данных , опреде ляемой архитектурой МП . однако для упрощения связи с внешней аппаратурой внешняя шина данных может иметь разрядность меньшую , ч ем внутренняя шина данных и регистры данн ых . Напр и мер , некоторые МП с 16-р азрядной архитектурой имеют 8-разрядную внешнюю шину данных . Они представляют собой специал ьные модификации обычных 16-разрядных МП и обладают практически той же вычислительной мо щью. Одним из важных параметров МП являетс я быстродей ствие , определяемое тактовой ч астотой его работы , которая обычно задается внешними синхросигналами . Для разных МП эта частота имеет пределы 0,4--33 МГц . Выполнение п ростейших команд (например , сложение двух опер андов из регистров или пересылка операндов в регистрах МП ) минимально двух периодов тактовых импульсов ( для выборки кома нды и ее выполнения ). Более сложные команд ы требуют для выполнения до 10-20 периодов та ктовых импульсов . Если операнды находятся не в регистрах , а в памяти , дополнительное время р а сходуется на выборки о перандов в регистры и записи результата в память. Скорость работы МП определяется не то лько тактовой частотой , но и набором его команд , их гибкостью , развитой системой п рерываний. Электронная память . Содержит операнды и программу , ко торую выполняет МП . Обычно имеются слова , соответствующие разрядности ш ины данных МП , которые адресуются адресным пространствам МП . Используются два типа эл . памяти : постоянно запоминающие устройства (ПЗ У ) и оперативные запоминающие устройства (ОЗУ ). В ПЗУ хранится инф ., которую ЭВМ может использовать сразу после выключения питания . Она включает программы инициализации программноуправляемых периферийных микросхем , пр ограммы ядра ОС и в некоторых приложениях интерпритатор какого-либо диалогового языка прогр а ммирования или наиболее часто используемые прикладные программы. Для реализации ПЗУ часто применяют ми кросхемы с прожигаемыми перемычками К 556РТ 5 (512 байт ), К 556РТ 7 (2 Кбайта ), К 573РФ 4 (8 Кбайт ). В современных ЭВМ емкость ПЗУ достигает соте н Кбайт. ПЗУ яв ляется энергозависимой памятью : после выключения питания инф . в нем с охраняется . Инф . в ОЗУ разрушается при вык лючении питания . В ОЗУ хранятся оперативные данные и программ , используемые МП . Поэтому микросхемы ОЗУ по быстродействию должны быть согласованы с МП , а емкость ОЗУ (вместе с ПЗУ ) должна приближаться к приделу , определяемому адресным пространством МП. Бывают ОЗУ статистические и динамические . Стат . ОЗУ легко сопрягаются с шинами МП , но имеют меньшую емкость по сравнению с динамичес кими . В качестве стат . ОЗУ часто используются микросхемы серии К 537 емкостью до 64 Кбайт. Для сопряжения динам . ОЗУ с МП тре буется специальный контроллер , но они обладаю т большей емкостью по сравнению со статич ескими . Например , микросхемы серии К 565 имеют емкость до 256 К байт. Схемы ввода-вывода . Взаимодействие с опера тором через клавиатуру,дисплей и печатающие у стройства , запись исполняемых программ из ВЗУ в ОЗУ осуществляют через порты (многоразр ядные шины ) ввода-вывода . Для управления ВУ разработан ряд микросхем , которы е выпол няют функции контроллеров ПУ : клавиатуры , дисп лея , НГМД и др. Связь контроллерами ПУ обычно осуществляе тся через порты ввода-вывода под непосредстве нным управлением МП . Однако в некоторых ЭВ М используется специальный контроллер прямого доступа к пам яти (ПДП ), который осуще ствляет непосредственный обмен инф . Между ОЗУ и ПУ без учета МП . Связь ЭВМ с ПУ производится через стандартизованные интерф ейсы ПУ. ХАРАКТЕРИСТИКИ МП. МП отличаются друг от друга двумя характеристиками : типом (моделью ) и тактовой ч астотой . Наиболее распространены модели INTEL-8088, 80286, 80386sx, 80386, 80486 и PENTIUM, они приведены в порядке возрас тания производительности и цены . Одинаковые м одели МП могут иметь разную тактовую част оту - чем выше тактовая частота , тем выше произ в одительность и цена МП. ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА указывает , сколько элеме нтарных операций (тактов ) МП выполняет в 1 с екунду . Тактовая частота измеряется в Мгц . Следует заметить , что разные модели МП вы полняют одни и теже операции (например , сл ожение и умножение ) з а разное число тактов . Чем выше модель , тем , как правило , меньше тактов требуется для выполнения о дних и тех же операций . Поэтому , например , МП INTEL-80386 р аботает раза в 2 быстрее INTEL-80286 с такой же тактовой частотой. МОДЕЛИ МП. Исходный вариант комп ьютера IBM PC и м одель IBM PC XT используют МП INTEL-8088. В начале 80-х годо в эти МП выпускались с тактовой частотой 4,77 МГц , сейчас они выпускаются с тактовой частотой 8 или 10 МГц (т.е . новые модели р аботают в 1,7-2,1 раза быстрее ). Модели с увелич енн о й производительностью (тактовой ч астотой ) иногда называются TURBO-XT. Модель IBM PC XT использует более мощный МП INTEL-80286, и ее производительнос ть в 4-5 раз , больше , чем у IBM PC XT. Исходные ва рианты IBM PC AT работали на Мп с тактовой часто той 6 МГц, сейчас большинство выпускаемых компьютеров этого типа имеет тактовую частот у от 16 до 25 МГц , т.е . они работают в 2-3 раза быстрее . МП INTEL-80286 имеет несколько больше возможностей по сравнению с INTEL-8088, он эти дополнительные возможности используют с я очень редко , так что большинство программ , работающих на AT, будет работать и на XT. В 1988-1991 гг . большая часть выпускаемых ком пьютеров была основана на достаточно мощном МП INTEL-80386. Этот МП (называемый также 80386DX) работа ет в 2 раза быстрее , че м работал бы 80286 с той же тактовой частотой . Диапозон тактовой частоты 80386DX- от 25 до 40 МГц . Кроме т ого , 80386 имеет значительно больше возможностей п о сравнению с INTEL-8088,в частности содержит мощ ные средства для управления памятью и ком анды для 3 2-разрядных операций (в отличие от 16-разрядных 80286 и 8088).Поэтому многие производители программного обеспечения разрабат ывают программы специально для INTEL-80386SX. Фирмой INTEL р азработан также МП INTEL-80386SX, он ненамного дороже INTEL-80286SX, но обладает теми же возможностя ми , что и INTEL-80386, только при более низком б ыстродействии (приблизительно в 1,5-2 раза ). Получивший в последнее время широкое распространение МП INTEL-80486 (или 80486DX) мало отличается от INTEL-80386,но его производительно сть в 2-3 ра за выше . Среди его особенностей следует от метить встроенную кеш-память и встроенный мат ематический сопроцессор . Фирмой INTEL также разработан ы более дешевый , но менее производительный вариант - 80486SX и более дорогой и более быст рый вариант - 80486DX. Тактовая частота 80486 обычно находится в диапазоне 33-66 МГц. В 1993 г . фирмой INTEL был выпущен новый М П PENTIUM (ранее анансировавшийся под названием 80586). Э тот МП еще более мощен , особенно при в ычислениях над вещественными числами. Фирмой I NTEL (США ) в развитии МП 8086 и 8088 (отечественные аналоги К 18110ВМ 86 и К 1810ВМ 88) разработаны высокопроизводительные 16-разрядные Мп 80186, 80286 и 32-разрядные МП 80386, 80386SX, 80486. Рассмотрим , как пример МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ КОМПЛЕКТ 80286. Он включае т следующие микросхемы : 80286 - однокристальный 16-разрядный МП ; 80287 - однокристальный 80-разрядный математический сопроцессор ; 82284 - генератор тактовых сигналов ; 82288 - системный контроллер ; 82289 - арбитр магистрали. МП 80286 в 6 раз более производи тельнее МП 8086. Аппаратура МП обеспечивает гибкую и эффективную защиту памяти , контролируемый до ступ к ресурсам ОС , изоляцию индивидуальных прикладных программ друг от друга и ма лое время реакций на прерывания. В 80286 используется конвейерный принцип вып олнения команд с четырьмя уровнями ко нвейеризации , реализованными в четырех раздельных логических устройствах : интерфейса шины , адре сов команд и исполнительном устройстве . Эти устройства работают одновременно : циклы обращен ия к памяти , вечисления адресов и контроля защиты , декодирования и выполн ения команд могут совмещаться. Интерфейс шины передает байт инф . п о каждому циклу тактовой частоты из своей очереди в устройство команд , которое деко дирует и преобразует формат полных данных и помещает их в очередь команд , ож идающих выполнения . Исполнительное устройтсво содержит рабочие регистры , АЛУ и микропрограммное ПЗУ , которо е определяет последовательность внутренних микро команд . Когда текущая команда близка к зав ершению , ПЗУ генерирует сигнал , по которому испо лнительное устройство принимает следую щий адрес ПЗУ из очереди команд , что о беспечивает непрерывность его работы. Многоуровневый механизм защиты памяти МП исключительно гибок : можно использовать два , три или четыре уровня защиты для сис темных программ , обе спечивая качество защ иты для системных программ , обеспечивающих ка чество защиты команд , необходимое для любой конкретной ЭВМ. Резервируя один уровень привилегированности для расширений ОС , можно специализировать функции ЭВМ , не затрагивая первоначального П О. Основным механизмом защиты предусматривается предоставление каждой задаче управляемого до ступа к двум областям виртуальной памяти одной общей и одной частной - в соответств ии с содержимым глобальной и локальной де скрипторных таблиц : в глобальном перечис ляются сегменты , к которым могут обращаться все системные задачи , с учетом ограничений только по уровням привилегированности ; в локальной перечисляются сегменты которы е предоставляются только одной задачи , поскол ьку в каждую задачу подобная таблица вход ит как часть описания ее состояния , типичная ЭВМ будет содержать много ло кал ьных дескрипторных таблиц . Регистр-указатель этой таблицы автоматически загружается наряду с другими регистрами при переключении на д анную задачу. Дескриптор для каждого сегмента сод ержит базовый адрес , размер сегмента и поле прав доступа . Это поле определяет режим использования инф . данного сегмента. Регистр признаков 80286 имеет дополнительный признак вложенности и двухразрядный признак у ровня привилегированности операций ввода-выво да. Устройство адресов производит преобразование адресов и одновременно контролирует права доступа ; содержит кэш-память (хранит базовый адрес , предельное граничное значение и права доступа для всех сегментов вертуальной п амяти , выбранных в данный момент дл я использования выполняющейся задачей ). Наличие кэш-памяти сводит к минимуму необходимость в считывании указанной информации из основной памяти и позволяет устройству адресов вы полнять свою функцию за один цикл тактово й частоты. Параллельная работа четырех внутренних устройств дает возможность 80286 осуществлять уп равление виртуальной памятью и обеспечивать з ащиту всей памяти без снижения производительн ости. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МП 80286 Тактовая частота ----------6; 8; 10; 12 Адресное пространство памят и : физической , Мбайт ----------------16 виртуальной на задачу , Гбайт ----------1 Число уровней защиты памяти ----------4 Пропускная способность шины , Мбайт /с ----12,5 Число контактов четырехразрядного корпуса --68 В 80286 предусмотрены 4 иерархических уровня з ащиты памяти , реализованных аппаратно , что повышает общую производительность ПЭВМ и не требует дополнительных программных затрат на выполнение функций защиты. Ядро ОС работает на самом высоком уровне и выполняет такие наиболее ответств енные функции , как ра спределение памяти , планирование задач и координацию взаимодействи я между задачами . Небольшое по размеру ядр о ОС хорошо использует быстродействие процесс ора , и его можно рассматривать ка расширен ие физического процессора. Следующим после уровня ядра ОС иде т уровень супервизора , управляющего ресур сами ввода-вывода , распределением буферов данных , глобальным планированием заданий . Программы су первизора имеют больший размер , чем программы на уровне ядра . Наименее надежные програм мы , например неапробированные п р ограм мы пользователя , работают на 4 уровне , самом низком уровне привилегированности. В 80286 имеются 17 регистров . Восемь предназначе ны для выполнения арифметических вычислений и формирования адресов , и смещений , и обесп ечивают программную совместимость с 80286. Четыре сегментных регистра определяют 4 се гмента области виртуальных адресов , предоставляем ых выполняющейся задаче . Это регистры сегмент ов кода , данных , дополнительного сегмента и стека . Если в 8086 сегментные регистры являлись 16-разрядными , то в 8 0286 их длина увели чена до 64 разрядов , причем каждый из регист ров содержит 16-разрядный сектор и 48-разрядный дескриптор.Задача использует 4 аппаратных сегментных регистра и может иметь доступ максимум к 16 К сегментам . Эти аппаратные регистры перезагруж а ются каждый раз , когда поступает запрос на новый сегмент , причем это делается прозрачно для программиста. Использование в команда виртуальных адрес ов дает каждому пользователю возможность дост упа к виртуальной памяти емкостью 1 Гбайт . Сегмент в 80286 - это часть диапазона виртуал ьных адресов , длина которой может меняться от 1 байта до 64 Кбайт . Средства работы с сегментами переменного размера обеспечивают бо лее эффективное выполнение команд операций по дкачки. Виртуальный адрес состоит из селектора и смещени я . Селектор - это индекс-расстоя ние от базового адреса дескрипторной таблицы до нужного элемента-дескриптора в этой та блице . Смещение - это расстояние до нужного байта данных в указанном сегменте . Набор команд 80286 является расширением расширением кома нд 8086 и обеспечивает программную совм естимость с ним. Он включает все виды команд 8086 и 80186 и дополнительные команды для работы со ср едствами управления памятью . Команды 80286 упрощают реализацию сложных ПЭВМ , разрабатываемых на современных языках высоко го уровня. Новые команды упрощают выполнение стековы х операций , вычисление и контроль индексов динамических массивов , а также выполнение п риказов входа и выхода из процедур в структурированных языках высокого уровня . При помощи привилегированных команд , ко торые могут выполняться только на высшем по при оритету уровне , т.е . в ядре ОС , можно ус танавливать или изменять параметры памяти для системы. ВЫСОКОПРИЗВОДИТЕЛЬНЫЙ МАТЕМАТИЧЕСКИЙ СОПРОЦЕССОР 80287: Обрабатывает 32-, 64- и 80-разрядные операнды с плавающей точкой , 32и 64-разрядные данные с фиксированной точкой и 18-разрядные двоичн одесятичные числа.Он подключается к 80286 и исполь зует ресурсы , подключенные к локальной шине данных . Как и 80286, сопроцессор может работать в режиме реальной адресации или защищ е нном режиме . На уровне объ ек тивных кодов 80287 совместимом с 8087 (аналог К 1810В М 87), имеет аналогичную структуру , размещен в таком же 40-контактном корпусе , но обладает большей производительностью. Другой пример , МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ НАБОР 80386 32- разрядны й МП. Включает следующие микоросхемы : 80386 - быстродействующий 32-разрядный МП с 32-ра зрядной внешней шиной ; 80387 - быстродействующий математический сопроцессор ; 82384 - генератор тактовых сигналов ; 82358 - арбитр магистрали--. МП 80386 оптимизирован дл я многозначных ОС и прикладных задач,для которых необход имо высокое быстродействие.Главной его особенност ью является аппаратная реализация так называе мой многосистемной програмной среды , обеспечивающ ей возможность совместной работы разнородных программ по л ьзователей,ориентированных на разные ОС (UNIX, MS DOS, APS 86). МП 80386 обеспечивает программну ю совместимость снизу вверх по отношению к 16-разрядным МП 8086, 80186 и 80286. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МП 80386 Тактовая частота , МГц ----------16, 20, 25, 3 3 Адресное пространство памяти : физическое , Гбайт --------------4 виртуальное , Тбайт --------------64 Число уровней защиты ------------4 Пропускная способность шины , Мбайт /с --32 Число контактов корпуса с матричным разложением выводов --------------132 Архитект ура со встроенными устройства ми управления памятью и защиты включает т рансляцию адреса , регистры аппаратуру для мно гозадачных режимов и механизма защиты , которы е обеспечивают работу различных ОС. МП 80386 содержит 6 блоков , обеспечивающих уп равление выпол нением команд , сопряжение с шинами , декодирование и упреждающую выборку команд . Все эти устройства работают в виде конвейера , причем каждое из них мо жет выполнять свою конкретную функцию паралле льно с другими. Таким образом , во время выполнения одн ой прогр аммы производится декодирование в торой , а третья выбирается из памяти . Допо лнительным средством повышения производительности служит специальный блок быстрого умножения (деления ).УУП содержит блок сегментации и блок страничной организации . Сегментация позв о ляет управлять логическим адресным пространством , обеспечивая переместимость програ мм и данных,и эффективное разделение памяти между задачами . Страничный механизм работает на более низком уровне и прозрачен для сегментации , позволя упарвлять физичиским ад р есным пространством . Каждый сегмент разделяется на одну или несколько страни ц размером 4 Кбайта. Память организована в виде одного или нескольких сегментов переменной длины . Макси мальная длина сегмента 4 Гбайта . Каждая область адресного пространства может иметь свя занные с ней атрибуты , определяющие ее рас положение , размер , тип (стек , программа или данные ) и характеристики защиты. Устройство сегментации обеспечивает 4-х ур овневую защиту для изоляции прикладных задач и ОС друг от друга. МП 80386 имеет 2 режи ма работы : реальной адресации и виртуальной адресации с защи той . В реальном режиме 80386 работает как быст рый 8086 (при необходимости с 32-разрядными данными ). РЕАЛЬНЫЙ РЕЖИМ необходим для установки процессора после сброса перед переходом в режим с защито й . Режим с защит ой обеспечивает доступ к сложной системе управления памятью , страничной адресации и си стеме привилегий в процессоре. Внутри режима с защитой программа мож ет осуществить переключение задач для того , чтобы войти в задачи , отмечаемые как за дачи виртуального режима 8086. Каждая такая задача позволяет исполняться любым программам 8086 (прикладной или целой ОС ). Виртуальные зада чи 8086 могут быть изолированы и защищены дру г от друга и от главной ОС при по мощи страничной адресации и эмуляции команд ввода-вывода. В 80386 имеются 32 регистра , разделяемых на следующие группы : общего назначения ; сегментные ; указатель к оманд и флаги ; управления. Шесть программнодоступных регистров отладки реализуют поддержку процесса отладки програм м : четыре указывают чет ыре точки остан ова , управляющий используется для установки к онторльных точек , а статусный показывает теку щее состояние точек останова . Эти регистры обеспечивают задание контрольных точек останов а по командам и данным , а также пошаго вый режим выполнения пр о граммы. СИСТЕМА КОМАНД МП 80386 подразделяется на следующие классы опера ций ; пересылку данных ; арифметику ; сдвиг (циклический сдвиг ); работу со строками ; работу с битами ; передачу управления ; поддержку языков высокого уровня ;поддержку ОС ; управление проце ссором . Он а содержит набор команд 80286 и дополнительные команды. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ НАБОР 80486. Включает следующие микросхемы : 80486 - быстродействующий 32-разрядный МП ; 82596СА - 32-разрядный сопроцессор LAN; 82320 - контроллер магистрали Micro Chanel (M CA); 82350 - контроллер магистрали EISA; 82С 508 - микросхема программируемой логики , минимизирующая объем оборудования основной платы. МП 80486 использует CISC-архитектуру и обеспечива ет программную совместимость с 80386, в 2-4 раза более производительнее 80386 вследствии частичног о применения RISC-архитектуры и внутренней 128-разр ядной шины данных , внутреннего ОЗУ емкостью 8 Кбайт , реализации функций математического сопр оцессора 80387, контроллера кэш-памяти 82385. Система команд содержит набор команд 803 8 6 и доп олнительные команды. МП содержит более 1 млн . транзисторов , и меет тактовую частоту 25 или 33 МГц и размеще н в 186-выводном корпусе с матричным располо жением выводов . В МП используются раздельные 32-разрядные шины адреса и данных , обеспечи вающие в мо нопольном режиме скорость передачи данных до 106 Мбайт /с (при тактовой частоте 33 МГц ). Сопроцессор 82596 оптимизирован для выполнения функций файл-сервера , построения одно - и мно гопользовательских рабочих станций и мини-компьют ера . Сопроцессор использует при передаче данных 32-разрядные шины и сигналы , что п озволяет упростить сопряжение с арифметическими сопроцессорами и системной магистралью. Фирма INTEL первой выпустила 16-битные МП . МП 8086 представляет собой значительно усовершенс твованный вариант МП 8086/8085,а МП 8088 почти аналогичен 8086, но его внешняя шина данных имеет 8 бит. Фирма INTEL лидирует на рынке 26-битных МП , МП 8086/8088 доминируют в конторских компьютерах , они применялись , например , в первых моделях IBM BC (8088), ACT SIRIUS (8088), DEC RAINBOW (8088), APRICOT (8086). В последующих моделях IBM PC ( и и в много численных "колоннах ") использ уются более мощные МП 80186, 80286, 80386. Основные преимуще ства 16-битных МП фирмы INTEL и других фирм по сравнению с 8-битными заключается в сле д у ющем : а ) более быстрое выполнение команд ; б ) расширенная система команд (например , имеются команды умножения и деления ); в ) увеличенный объем памяти ( обычно 1 Мб айт и более ) по сравне нию с 64 К ба йтами ; г ) расширенный диапозон целых чисел ( от 0 до 64К в место от 0 до 255); д ) большее число режимов адресации , чт о упрощает программы и по вышает их э ффективность ; е ) применение сопроцессоров , помогающих ЦП быстрее выполнять программы. После хорошо зарекомендовавших себя 16-б итных МП в начале 80-х годов стал неизбежен переход к 32-битным устройствам , котор ые обладают следующими преимуществами : - позволяют обрабатывать 32-битные данные с большим диапазоном це лых чисел ; - обладают большем диапазоном адресации памяти , обычно 4 Гбайта ; имеют более высокую скорост ь работы с частотой синхронизации 16 МГц и выше ; - характеризуются дополнительным набором ком анд и режимов адресации с обеспечение совместимости вверх с их предшественниками ; - имеют внутренние средства управления п амятью и внутреннюю кэш-па мять для коман д , в которой хранятся наиболее часто используемые команды и данные ; - обеспечивают увеличение производительности в 2-3 раза на стан дартных бенчмарк-программах. Фирмы производители 32-битных МП утверждают , что по вычислительной мощности эти прибо ры соперни чают с традиционными миникомпью терами , например машинами VAX фирмы DEK. Хотя это утверждение не является бесспорным (в части быстро действия по командам , с учетом быстродействия сопроцессора и поддержки сложной операционно й системы ), все же 32-битные МП шир ок о применяются в инженерных рабочих станциях , в области распознавания речи , в роботах , для автоматизации учрежденческой деятельности и в больших много пользовательских и м ультиплексорных системах. Наибольшее распространение получили МП 80386 фирмы INTEL, MC68020 фирмы ZILOG и транспьютер Т 424 фир мы INMOS. Если первые три процессора представляют собой естественную эволюцию своих 16-битных предшественников и имеют обычную архитектуру , то в транспьютере реализован совершенно но вый подход к архитектуре машины. По существу , он является RISC-процессором (компьютер со сокращенной системой команд ) в отличие от CISC-процессора (компьютер со сложной системой команд ). Транспьютер спроектирован для работы в мультиплексорной конфигурации , т.е . несколько тр анспьютеров па раллельно выполняют одну пр ограммную задачу . Разработка RISC-процессора является попыткой отойти от эволюционного развития ЦП с постепенным усложнением системы коман д . Несколько исследовательских организаций и университетов попытались разработать ЦП с нам н ого меньшим числом команд , что обеспечивает зна чительное повышение его п роизводительности. Важнейшие особенности " чистого " RISC-процессора заключаются в однотактной работе (многочисленны е обращения к памяти не предусматриваются ) и аппаратном управлении (выполнение коман д опирается на быстро действующие схемы , а не на микрокод в отличие от обычных МП , в которых применяется медлительное у правление через табличный микрокод , определяющий операции ЦП в каждой команде ). Промышленн ый выпуск 32-битных RISC-пр о цессоров по ка освоили только фирмы INMOS (транспьютер ) и ACORN (ARM - ACORN Mashine). Не исключено , что в архитектурах будущ их компьютеров будет преобладать данный подхо д для обеспечения их более высокой произв одительности. В 32-битных процессорах 80386, М С 8020 и Z80000 используются кэш-память для команд и управл ение памятью , о которой необходимо сказать несколько слов . Очень быстрая кэш-память вст роена в сам ЦП , либо помещается между основной памятью.Большая основная память всегда реализуется на микросхем а х динамич еских ЗУПВ , которые хотя и дешевле,но мене е быстродействующие по сравнению со статическ ими ЗУПВ . Если наиболее часто адресуемые к оманды и данные хранить в быстродействующей кэш-памяти на микросхемах статических ЗУПВ , то можно ускорить выполнение п ро граммы. В большинстве программ наблюдается тенден ция обращений к одним и тем же адреса м памяти . В кэш-памяти хранится содержимое этих адресов вместе с самими адресами . Ко гда при выполнении программы потребуется соде ржимое одного из этих адресов , например считывается команда программы , кэш-память производит очень быстрое сравнение , определяя , не соответствует ли тэг (признак ) запроше нного ЦП адреса одному из хранимых в кэш-памяти элементов . В случае успеха (попадани я ) команду можно считать из кэш-памяти, не обращаясь к медленной основной пам яти . Чтобы оправдать применение Кэш-памяти , коэ ффициент попаданий должен быть достаточно выс оким (обычно более 80% ). Типичный размер кэш-памят и составляет 4 Кбайта . Очевидно , чем больше кэш-память , тем выше коэффициен т попа даний. Управление памятью , введенное в 32-битные процессоры , предназначается для максимального р аспределения областей памяти между различными программами (и их данными ), а также для обеспечения защиты программ . Это устройство может быть встроено в ЦП или бы ть выполнено в виде отдельной микросхемы , Устройство управления памятью преобразует формир уемый ЦП логический адрес памяти в физиче ский адрес , который и подается в память . Следовательно , ОС передает управление от од ной программы к другой,причем обе п рограммы разделяют один и тот же диапозон логических адресов , но в физической памяти они расположены отдельно . Кроме то го , УУП обеспечивает защиту программ или д анных , например , допуская считывание и назнача я уровни привилегий. Все 32-разрядные МП могут ра ботать с сопроцессорами , среди кото рых наиболее распространен арифметический процессор с пла вающей точкой . Все арифметические сопроцессоры удовлетворяют стандарту IEEE P754 с 80-битной расширенно й точностью. МП производятся по NMOП - или КМОП-техноло гиям и содержат от 200 до 300 тыс . транзис торов . Из-за увеличенного числа внешних соедин ений пришлось отказаться от корпуса типа DIP и перейти к корпусу с четырехсторонним р асположением выводов. ТЕНДЕНЦИЯ РАЗВИТИЯ МП. Тенденции МП определяются главным образом о тставанием технологий их проектирования от более высоких темпов роста технологии производства микросхем , а также превышением спроса на популярные МП над предложением на продажу. Характерным примером является развитие це нтральных МП с архитектурой 80386-804 86. МП 80386 р азработан по 0,3-Мбитной технологии (DRAM - 1 М , около 2 млн . транзисторов ). В МП 80486 фактически был скопирован МП 80386, а в оставшиеся 700 тыс . тр анзисторов были размещены сопроцессор 80387 и кэш- память емкостью 8Кбайт. В настоящее время в производство внедряется 4-Мбитная технология , в 1993-94 гг . ожид ается 16-Мбитная технология , в 2000 г . - 128-Мбитная и т.д . Одновременно с этим существенно сни жается стоимость производства 1 бита и соответ ственно МП . Например , стоимость МП 80486 снизитс я более чем в 30 раз. ТЕНДЕНЦИИ РОСТА ПРИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МП Ф ИРМЫ INTEL. МП частота , МГц год выпуска число транзисторов MIPS 80386 25 1986 0,3 млн . 16 80386 33 1988 0,3 24 80486 25 1990 1,2 27 80486 33 1991 1,2 30 80486 50 1992 1,2 40 В ноябре 1990 г . през идент фирмы INTEL отметил , что с увеличением темпов микроми ниатюризация чипов МП возрастет и производите льность МП . Так , МП 80486 с тактовой частотой 25 МГц имеет производительность 27 MIPS, а 80486 с такто вой частотой 50 МГц - 40 MIPS. К 2000 г . фирма пре дполагает обеспечи ть разработку МП системы , включающей 4 мп с 5 млн . транзисторов у каждого и обладающий производительностью 2000 MIPS. Кроме того , в состав системы включаютс я два процессора 80860, два векторных процессора , кэш-память емкостью два Мбайта и усов ершенствованный интерфейс для распознавания обра зов и голосового ввода-вывода инф . Система пока получила условное на звание MICRO-2000, будет размещаться на чипе площадью в 1 кв . дюйм и должна работать на ч астоте 25 МГц. Развитие возможностей технологи и поро ждает множество проблем , связанных с совершен ствованием МП (время разработки , надежность , по иск оптимальных решений и т.д .). МИКРОСХЕМЫ НА БАЗЕ 80286. Для создания ком пактных и дешевых АТ-совместимых ПЭВМ с ма лым потреблением энергии фирма AMD разра бота ла микросхему , содержащюю МП AMD286 и все базов ые компоненты , тербуемые для построения компь ютера . Микросхема имеет 2 варианта исполнения : Am286 и Am286LX, отличающиеся низким потреблением энергии. Микропроцессорный набор содержит кроме AM286 микросхем ы памяти DRAM, контроллеры клавиатуры и системной шины. Микросхема Am286ZX разработана для использования в настольных ПЭВМ , а Am286LX - в портативных . П остроенные на основе МП типа 80С 286 схемы могут работать с частотой 12,5 и 16 МГц , непо средственно управ лять микросхемами DRAM, сопроцес сором 80С 286, BIOS, контроллером клавиатуры и двумя разъемами AT-bus. Последнее особенно важно для и спользования в портативных ПЭВМ типа LAPTOP и notebook, нетребующих большого числа разъемов системной шины. Наиболее широко микросхемы применяются в портативных ПЭВМ типа notebook, где низкое потребление энергии и компактность являются критическими параметрами . Эти микросхемы - основ а перспективных портативных IBM PC AT-совместимых ПЭВМ. МП ТИПА 386 ФИРМЫ AMD. Фирмой AMD создан о несколько типов МП , аппаратно и программн о совместимых с МП фирмы INTEL: INTEL 80386DX 80386SX 80386SL AMD AM386DX AM386SX AM386DXL МП серии АМ 386DX (с частотами 20, 25, 33 МГц ) р азработаны на основе транзисторов размером 0,8 м км (в отличие от 1 мкм в 80386DX) и потре бляют энергии на 69% меньше , чем в 80386DX. В МП AM386DXL обеспечивается очень низкий ур овень потребления энергии благодаря введению режима ожидания , в котором МП потребляет не более 1 mA. По оценкам специалистов фирмы AMD, в МП обеспечив ается меньший разброс характери стик , чем в 80386. Тестирование МП AM386DX ( лабораторией журнала "Byte" ) показало его идентичность МП 80386. Стоимость АМ 386 соответствует стоимости 80386. МИКРОСХЕМЫ НА БАЗЕ 80386. Фирма INTEL разработала МП набор с увелич енной степенью интеграции на базе МП 80386SX, состоящий из двух СБИС и содержащий все базовые компоненты , необходимые для построения портативных 80386SX-со вместимых ПЭВМ типа notebook. СБИС процессорного устройства 80386SL содержит МП 80386SX с уст ройства ми управления памят ью и кэш-памятью , поддержки расширенной памяти EEMS-LIM 4.0, схемы сопряжения с арифметическим сопроц ессором 80387SX, управления системной шиной типа AT-bus (ISA-bus), буферами шины , обеспечивающими выход на 8 разъемов расширения ISA-bu s , схемы управлен ия системного энергопотребления. СБИС подсистемы ввода-вывода 82360SL содержит б ольшинство из стандартных компонентов подсистемы ввода-вывода компьютера : параллельный и после довательный порты ввода-вывода , управления прямым доступом в памят ь (два контроллера 8237) и регенерацией памяти , часы реального вре мени , схемы выборки микросхем , счетчики /таймер ы (два типа 8254), управление прерываниями (два контроллера 8258А ) и интерфейс магистральных дис ков. МП 486SX. Для создания более дешевых и боле е производительных , чем 80386SX, МП фирмы INTEL разработала МП 80486SX (называемый также "облегченны м " 486), который не содержит встроенного в чип арифметического сопроцессора с плавающей точ кой . Первый вариант МП работает на частоте 20 МГц , второй - 25 М Г ц. МП 80486SX построен на основе усовершенствовани я архитектуры МП 80386DX в направлении архитектуры 80486. По оценкам специалистов , производительность МП 80486SX (20 МГц )соответствует производительности МП 80386DX (33 МГц ), а 80486SX (25 МГц ) - МП 80386Dx (40 МГц ). МП 80486SX имеет более усовершенствованную архи тектуру по сравнению с 80386DX, существенно упрощаю щую проектирование компьютера благодаря работающ им внутри чипа устройствам ЦП , кэш-памяти и контроллеру системной шины , а также мень шей тактовой ча стотой , которая обеспечива ет использование более простых микросхем и меньшую нагрузку локальной шины , чем при использовании МП 80386. Наиболее широкое применение МП 80486SX найдут в дешевых персональных ПЭВМ , разрабатываемых проектировщиками ПЭВМ на базе МП 80386. Отсутствие внешнего арифметического сопроцес сора с плавающей точкой является критическим параметром для проектировщиков системных пла т , которые предусматривают возможность замены МП 80486SX на 880486. При обеспечении совместимости по выводам суще ственно упростится проектирование DEM-с истем , так как не будет необходимости орие нтироваться на системные платы с двумя ти пами системных шин AT-bus и EISA-bus, рассчитанных на использование 80386 и 80486 соответственно. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ. 1. Мячев А.А ., Степанов В.Н . Персональные ЭВМ и микроЭВМ. Основы организации . - М .: Радио и связь , 1991. 2. Фигурнов В.Э . IBM PC для пользователя . Изд . 4-е , перераб.и доп . - М .: Финансы и статистик а , НПО "Информатика и компьютеры ", 1994. 3. Холленд Р . М икропроцессоры и о перационные системы : Краткое справочное пособие : Пер . с англ . - М .: Энергоатомиздат , 1991. 4. Пятибратов А.П . Вычислительные машины , с истемы и сети . - М .: Финансы и статистика , 1991. 5. Мячев А.А . Персональные ЭВМ : Краткий энциклопедичес кий справочник . - М .: Финансы и статистика , 1992.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
— Словами не передать, как я тебя люблю.
— Деньгами передай.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по культурологии "Сравнительная характеристика МП с 16- и 32-разрядной архитектурой", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru