Ульяновский государственный университет
Опубликован: 18.05.2006 | Доступ: свободный | Студентов: 3757 / 1013 | Оценка: 4.05 / 4.02 | Длительность: 15:15:00
Специальности: Разработчик аппаратуры
Лекция 10:

Архитектура RISC-процессоров

< Лекция 9 || Лекция 10: 12 || Лекция 11 >

Процессоры PA-RISC компании Hewlett-Packard

Процессор PA-8000 вобрал в себя все известные методы ускорения выполнения команд. В его основе лежит концепция "интеллектуального выполнения", которая базируется на принципе внеочередного выполнения команд. Это свойство позволяет PA-8000 достигать пиковой производительности благодаря широкому использованию механизмов автоматического разрешения конфликтов по данным и управлению аппаратными средствами. Эти средства хорошо дополняют другие архитектурные компоненты, заложенные в структуру кристалла: большое число исполнительных функциональных устройств, средства прогнозирования направления переходов и выполнения команд по предположению, оптимизированная организация кэш-памяти и высокопроизводительный шинный интерфейс.

Высокая производительность PA-8000 во многом определяется наличием большого набора функциональных устройств. В состав PA-8000 входят 10 исполнительных устройств: два арифметико-логических устройства (АЛУ) для выполнения целочисленных операций, два устройства для выполнения операций сдвига/слияния данных, два устройства для выполнения умножения/сложения чисел с плавающей точкой, два устройства деления/вычисления квадратного корня и два устройства выполнения операций загрузки/записи.

Средства внеочередного выполнения команд процессора PA-8000 обеспечивают аппаратное планирование загрузки конвейеров и лучшее использование функциональных устройств. В каждом такте на выполнение могут выдаваться до четырех команд, которые поступают в 56-строчный буфер переупорядочивания. Этот буфер позволяет поддерживать постоянную занятость функциональных устройств и обеспечивает эффективную минимизацию конфликтов по ресурсам.

Кристалл может анализировать все 56 командных строк одновременно и выдавать в каждом такте по 4 готовых для выполнения команды в функциональные устройства. Это позволяет процессору автоматически выявлять параллелизм уровня выполнения команд.

Суперскалярный процессор PA-8000 обеспечивает полный набор средств выполнения 64-битовых операций, включая адресную арифметику, а также арифметику с фиксированной и плавающей точкой. При этом кристалл полностью сохраняет совместимость с 32-битовыми приложениями и с предыдущими и будущими реализациями PA-RISC. Это первый процессор, в котором реализована 64-битовая архитектура PA-RISC.

Пиковая производительность RISC-процессоров

Пиковая производительность RISC - процессоров представлена в табл. 10.2.

Таблица 10.2. Пиковая производительность RISC - процессоров
Микропроцессор Частота, МГц Производительность, MFLOPS
DEC Alpha 21164 700 1400
DEC Alpha 21264 800 1600
HP PA-8000 180 720
HP PA-8200 236 944
HP PA-8500 400 1600
SGI/MIPS R10000 250 500
SGI/MIPS R12000 300 600
Sun Ultra SPARC II 300 600
Sun Ultra SPARC III 600 1200

Области применения RISC-процессоров

Современные RISC-процессоры находят применение как:

  1. рабочие станции высшего ценового класса (12-15 тысяч долларов). Работают под ОС VMS, Unix;
  2. персональные рабочие станции (3-7 тыс. $). ОС: Windows NT, Solaris;
  3. серверы;
  4. RISC ПК.

Вопросы для самоконтроля

  1. С чем связано появление RISC-процессоров?
  2. Основные особенности RISC-процессоров.
  3. Назовите фирмы-разработчики RISC процессоров.
  4. Архитектурные особенности процессоров Alpha.
  5. Архитектурные особенности процессора PA-8000.
  6. Области применения RISC-процессоров.
< Лекция 9 || Лекция 10: 12 || Лекция 11 >
Виктория Монахова
Виктория Монахова
Евгений Коваленко
Евгений Коваленко