План
1. Реалізація суперскалярної обробки в Athlon 64.
2. SpeedFan 4.27/ тестування температури CPU, HHD, швидкості кулерів.
1.Подуктивність і розрядність зовнішньої шини даних є основними характеристиками центрального процесора, що визначають швидкодію, з якою дані передаються в процесор або з нього.
Коли говорять про шину процесора, найчастіше мають на увазі шину даних, представлену як набір з'єднань (або виводів) для передачі або прийому даних. Чим більше сигналів одночасно поступає на шину, тим більше за дані передається по ній за певний інтервал часу і тим швидше вона працює. Розрядність шини даних подібна до кількості смуг руху на швидкісній автомагістралі; точно так, як і збільшення кількості смуг дозволяє збільшити потік машин по трасі, збільшення розрядності дозволяє підвищити продуктивність.
Дані в комп'ютері передаються у вигляді цифр через однакові проміжки часу. Для передачі одиничного біта даних в певний часовий інтервал посилається сигнал напруги високого рівня, а для передачі нульового біта даних — сигнал напруги низького рівня (біля Про В). Чим більше ліній, тим більше бітів можна передати за один і той же час. Сучасні процесори типу Pentium мають 64-розрядні зовнішні шини даних. Це означає, що процесори Pentium, включаючи Pentium 4, Athlon ХР, Athlon 64 і навіть Itanium/Itanium 2, можуть передавати в системну пам'ять (або отримувати з неї) одночасно 64 битий (8 байт) даних.
Уявімо собі, що шина — це автомагістраль з рухомими по ній автомобілями. Якщо автомагістраль має всього по одній смузі рухи в кожну сторону, то по ній в одному напрямі в певний момент часу може проїхати тільки одна машина. Якщо ви хочете збільшити пропускну спроможність дорогі, наприклад, удвічі, вам доведеться її розширити, додавши ще по одній смузі руху в кожному напрямі. Таким чином, 8-розрядну мікросхему можна представити у вигляді однополосной автомагістралі, оскільки в кожен момент часу по ній проходить тільки один байт даних (один байт рівний восьми бітам). Аналогічно цьому, 32-розрядна шина даних може передавати одночасно чотири байти інформації, а 64-розрядна подібна до швидкісної автостради з вісьма смугами руху.
Розрядність шини даних процесора визначає також розрядність банку пам'яті. Це означає, що 32-розрядний процесор, наприклад класу 486, прочитує з пам'яті або записує в пам'ять 32 битий одночасно. Процесори класу Pentium, включаючи Pentium III, Celeron, Pentium 4, Athlon XP і Duron, а також 64-розрядні процесори Itanium і Athlon 64 прочитують з пам'яті або записують в пам'ять 64 битий одночасно.
Оскільки стандартні 72-контактні модулі пам'яті SIMM мають розрядність, рівну всього лише 32, в більшості систем класу 486 встановлюють по одному модулю, а в більшості систем класу Pentium — по два модулі одночасно. Розрядність модулів пам'яті DIMM рівна 64, тому в системах класу Pentium встановлюють по одному модулю, що полегшує процес конфігурації системи, оскільки ці модулі можна встановлювати або видаляти поодинці. Кожен модуль DIMM має таку ж продуктивність, як і цілий банк пам'яті в системах Pentium.
Починаючи з 2003 року класичні принципи додавання модулів пам'яті DIMM почали мінятися, оскільки з'явилися двохканальні набори мікросхем Intel 865/785 для процесорів Pentium 4/Celeron 4 і перші набори мікросхем для Athlon 64. В цілях підвищення продуктивності пам'яті для цих і більшості інших, якщо не всіх, наборів мікросхем буде потрібно установку ідентичних пар модулів пам'яті DIMM.
Модулі пам'яті RIMM (Rambus Inline Memory Modules) в деякому роді унікальні, оскільки використовують власний набір інструкцій. Ширина каналу пам'яті досягає 16 або 32 битий. Залежно від типу використовуваного модуля і набору мікросхем системної логіки, модулі встановлюються окремо або попарно.
Шина адреси
Шина адреси є набором провідників; по ним передається адреса елементу пам'яті, в яку або з якої пересилаються дані. Як і в шині даних, по кожному провідникові передається один біт адреси, відповідний одній цифрі в адресі. Збільшення кількості провідників (розрядів), використовуваних для формування адреси, дозволяє збільшити кількість осередків, що адресуються. Розрядність шини адреси визначає максимальний об'єм пам'яті, що адресується процесором.
Уявіть собі наступне. Якщо шина даних порівнювалася з автострадою, а її розрядність — з кількістю смуг руху, то шину адреси можна асоціювати з нумерацією будинків або вулиць. Кількість ліній в шині еквівалентно кількості цифр в номері будинку. Наприклад, якщо на якійсь гіпотетичній вулиці номера будинків не можуть складатися більш ніж з двох цифр (десяткових), то кількість будинків на ній не може бути більше ста (від 00 до 99), тобто 102. При тризначних номерах кількість можливих адрес зростає до 103 (від 000 до 999) і так далі.
У комп'ютерах застосовується двійкова система числення, тому при двохрозрядній адресації можна вибрати тільки чотири осередки (з адресами 00, 01, 10 і 11), тобто 22, при трьохрозрядній — вісім (від 000 до 111), тобто 2J. Наприклад, в процесорах 8086 і 8088 використовується 20-розрядна шина адреси, тому вони можуть адресувати 22° (1 048 576) байт, або 1 Мбайт пам'яті. Об'єми пам'яті, що адресується процесорами Intel, приведені в табл. 3.3.
Шини даних і адреси незалежні, і розробники мікросхем вибирають їх розрядність на свій розсуд, але, ніж більше розрядів в шині даних, тим більше їх і в шині адреси. Розрядність цих шин є показником можливостей процесора: кількість розрядів в шині даних визначає здатність процесора обмінюватися інформацією, а розрядність шини адреси — об'єм пам'яті, з яким він може працювати.
Внутрішні регістри
Кількість бітів даних, які може обробити процесор за один прийом, характеризується розрядністю внутрішніх регістрів. Регістр — це, по суті, елемент пам'яті усередині процесора; наприклад, процесор може складати числа, записані в двох різних регістрах, а результат зберігати в третьому регістрі. Розрядність регістра визначає кількість розрядів оброблюваних процесором даних, а також характеристики програмного забезпечення і команд, що виконуються чіпом. Наприклад, процесори з 32-розрядними внутрішніми регістрами можуть виконувати 32-розрядні команди, які обробляють дані 32-розрядними порціями, а процесори з 16-розрядними регістрами цього робити не можуть. У більшості всіх сучасних процесорів внутрішні регістри є 32-розрядними. Процесори Itanium і Athlon 64 мають 64-розрядні внутрішні регістри, які необхідні для повнішого використання функціональних можливостей нових версій операційних систем і програмного забезпечення.
У деяких дуже старих процесорах розрядність внутрішньої шини даних (а шина складається з ліній передачі даних і регістрів) перевищує розрядність зовнішньої. Наприклад, в процесорах 8088 і 386SX розрядність внутрішньої шини тільки удвічі більше розрядності зовнішньої шини. Такі процесори (їх часто називають половинчастими або гібридними) зазвичай є дешевшими варіантами початкових. Наприклад, в процесорі 386SX внутрішні операції 32-розрядні, а зв'язок із зовнішнім світом здійснюється через 16-розрядну зовнішню шину. Це дозволяє розробникам проектувати відносно дешеві системні плати з 16-розрядною шиною даних, зберігаючи при цьому сумісність з 32-розрядним процесором 386.
Якщо розрядність внутрішніх регістрів більше розрядності зовнішньої шини даних, то для їх повного завантаження необхідно декілька циклів прочитування. Наприклад, в процесорах 386DX і 386SX внутрішні регістри 32-розрядні, але процесору 386SX для їх завантаження необхідно виконати два цикли прочитування, а процесору 386DX достатньо одного. Аналогічно передаються дані від регістрів до системної шини.
У процесорах Pentium шина даних 64-розрядна, а регістри 32-розрядні. Така побудова на перший погляд здається дивною, якщо не враховувати, що в цьому процесорі для обробки інформації служать два 32-розрядні паралельні конвеєри. Pentium багато в чому подібний до двох 32-розрядних процесорів, об'єднаних в одному корпусі, а 64-розрядна шина даних дозволяє швидше заповнити робочі регістри. Архітектура процесора з декількома конвеєрами називається суперскалярною.
Сучасні процесори шостого покоління, наприклад Pentium HI/4 і Athlon XP, мають цілих шість внутрішніх конвеєрів для команд, що виконуються. Хоча деякі з вказаних внутрішніх конвеєрів спеціалізовані (тобто призначені для виконання спеціальних функцій), ці процесори можуть все ж таки виконувати шість (Pentium 4) або дев'ять (Athlon XP) команд за один цикл.
Режими процесора
Всі 32-розрядні і пізніші процесори Intel, починаючи з 386-го, можуть виконувати програми в декількох режимах. Режими процесора призначені для виконання програм в різних середовищах; у різних режимах можливості чіпа неоднакові, тому що команди виконуються по-різному. Залежно від режиму процесора змінюється схема управління пам'яттю системи і завданнями.
Процесори можуть працювати в трьох режимах: реальному, захищеному і віртуальному реальному режимі (реальному усередині захищеного).
Реальний режим
У первинному IBM РС використовувався процесор 8088, який міг виконувати 16-розрядні команди, застосовуючи 16-розрядні внутрішні регістри, і адресувати тільки 1 Мбайт пам'яті, використовуючи 20 розрядів для адреси. Все програмне забезпечення РС спочатку було призначене для цього процесора; воно було розроблене на основі 16-розрядної системи команд і моделі пам'яті об'ємом 1 Мбайт. Наприклад, DOS, все програмне забезпечення DOS, Windows від 1 х до Зл: і всі застосування для Windows від 1 х до 3х написані з розрахунку на 16-розрядні команди. Ці 16-розрядні операційні системи і додатки були розроблені для виконання на первинному процесорі 8088.
Пізніші процесори, наприклад 286, могли також виконувати ті ж самі 16-розрядні команди, що і первинний 8088, але набагато швидше. Іншими словами, процесор 286 був повністю сумісний з первинним 8088 і міг виконувати всі 16-розрядні програми точно так, як і 8088, але, звичайно ж, значно швидше. Шестнадцатіразрядний режим, в якому виконувалися команди процесорів 8088 і 286, був названий реальним режимом. Всі програми, що виконуються в реальному режимі, повинні використовувати тільки 16-розрядні команди, 20-розрядні адреси і підтримуватися архітектурою пам'яті, розрахованої на ємкість до 1 Мбайт. Для програмного забезпечення цього типу зазвичай використовується однозадачний режим, тобто одночасно може виконуватися тільки одна програма. Немає ніякого вбудованого захисту для запобігання перезапису елементів пам'яті однієї програми або навіть операційної системи іншою програмою; це означає, що при виконанні декількох програм цілком можуть бути зіпсовані дані або код однієї з них, а це може привести всю систему до краху (або останову).