Информатика

Модель Pentium 4 – Revision E0 оснащена эффективным механизмом подаваемого напряжения Dinamic Voltage ID, технологией защиты от вирусов NX Flag и 64-битным расширением EM64T [8, 9].

У данного процессора частота системной шины 800 МГц, L1-кэш
16 Кбайт, L2-кэш – 1 024 Кбайт, L3-кэш отсутствует.

Процессор Celeron D поддерживает 64-битную технологию ЕМ64Т. Он имеет кэш 256 Кбайт, выполнен по технологии 90 нм и работает на частоте FSB 533 МГц. Все новые модели процессоров заключены в корпус LGA775. Частота системной шины в моделях меняется от 2,53 до 3,2 ГГц. Кроме этого, есть поддержка Execute Disable Bit (XD).

Корпорация Toshiba, Sony и IBM в 2005 г. представили новую разработку – процессор Cell. Этот процессор построен по новой архитектуре – многоядерной. В нём 9 ядер – 8 синергетических ядер + один power-процессор с 64-битной поддержкой.

Каждое ядро оснащено кэш-памятью первого уровня объёмом 256 Кбайт и есть общая кэш-память второго уровня объёмом 512 Кбайт. Появилась возможность создавать массивы из процессоров, которые одновременно выполняют несколько сложных операций. У них производительность в десятки раз больше, чем у любых современных процессоров AMD или Intel.

На одном кристалле микропроцессора содержатся [9]: центральный процессор (CPU), арифметическо-логическое устройство (АЛУ), блок процессора с плавающей точкой FPU, устройство управления (УУ), диспетчер памяти MMU, блок предвыборки команд и данных БПКиД, интерфейс магистрали ИМ.

Конструкция арифметическо-логического устройства (АЛУ)

Обрабатываемая ЭВМ информация разделяется на слова, состоящие из фиксированного числа двоичных разрядов, например, 32 двоичных разрядов. В этом случае АЛУ производит сложение, вычитание и т. д. со словами, состоящими из 32 двоичных разрядов. Из памяти поступают операнды (данные), и управляющий элемент указывает операции, которые необходимо выполнить. Для сложения в АЛУ поступают 2 числа, там происходит сложение и временно хранится сумма [10].

АЛУ состоит из двух регистров, сумматора и схем управления.

Регистры – это ячейки быстродействующей памяти различной длины, состоят из набора триггеров.

Накапливающий сумматор (аккумулятор) является основным регистром для арифметических и логических операций длиной в два машинных слова.

Схемы управления принимают по кодовым шинам инструкций управляющие сигналы от устройства управления и преобразуют их в сигналы для управления работой регистров и сумматора АЛУ.

АЛУ выполняет операции только над целыми двоичными числами.

В зависимости от ЭВМ, может быть несколько накапливающих сумматоров.

Числа хранятся в триггерах. Наиболее простой системой представления для двоичных запоминающих устройств является система представления целых чисел. Если есть 00001111 – это число 15, а 1.0001111 = –15.

Если регистр 6-разрядный, то в нём можно хранить числа от 0 до 2ⁿ – 1, т. е. от 000000 до 111111. Это 63 = 2⁶ – 1, а если со знаком, то от –(2^n-1 – 1) до +(2^n-1 – 1), что соответствует интервалу от –111111 до +111111 или от –63 до +63 для десятичных чисел.

Двоичный полусумматор – это основной элемент, используемый в двоичных арифметических элементах. Функция полусумматора заключается в сложении двух двоичных цифр, в результате чего образуются сумма и перенос в соответствии с правилами двоичного сложения.

Одноразрядный сумматор предназначен для сложения более двух двоичных цифр.

Данные, хранящиеся в триггерном регистре, могут обрабатываться следующим образом.

Первый вид сдвига называется арифметическим. Он заставляет каждый бит перемещаться на одну позицию влево или вправо. Крайний бит просто теряется.

Другой вид сдвига называется циклическим: выпадающий бит помещается на противоположный конец регистра. Этот вид сдвига удобен для перемножения чисел и некоторых логических операций.