Методические указания и задания к контрольной работе для студентов-заочников ссуз по специальности 230106 «Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей» 2009 (стр. 8 из 11)

В 1993 году корпорация Intel внедрила в массовое производство параллелизм на уровне команд, выпустив процессор Intel® Pentium®, обладавший способностью декодировать и выполнять команды вычислительного потока параллельно. Годом позже специалисты Intel реализовали двухпроцессорную обработку (два полноценных процессора помещались в два разъема на одной системной плате), создав аппаратную многопоточную среду для серверов и рабочих станций. В 1995 году был представлен процессор Intel® Pentium® Pro, поддерживавший эффективное объединение четырех процессоров на одной системной плате, что позволило обеспечить более высокую скорость обработки данных в многопоточных приложениях, ориентированных на серверные платформы и рабочие станции.

Появление в 2002 году технологии Hyper-Threading (HT) ознаменовало приход многопоточного параллелизма, т.е. возможности выполнять разные потоки приложений одновременно на одноядерном процессоре. Тестирование производительности, проведенное корпорацией Intel, показало, что на процессорах с технологией HT скорость работы некоторых приложений возрастает в среднем на 30%.
В настоящее время, взяв курс на многоядерные платформы, корпорация Intel стала лидером в процессе перехода на многопоточные и параллельные вычисления на массовых ПК, обеспечив обработку данных на нескольких вычислительных ядрах одного процессора.

Большинство приложений, уже сегодня оптимизированных для параллельного исполнения вычислительных потоков – скажем, программ, поддерживающих технологию Hyper-Threading или предназначенных к исполнению на рабочих станциях или серверах с двухпроцессорной конфигурацией, при выполнении на многоядерном процессоре демонстрируют прекрасную масштабируемость производительности. К этой категории относятся мультимедийные приложения (а именно, ПО для создания контента, редактирования и воспроизведения локальных и поточных мультимедийных данных), научные приложения и системы CAD/CAM.

Многоядерные процессоры продолжают тенденцию последних лет – постоянное повышение производительности компьютеров, но вместе с тем способствуют уменьшению потребляемой мощности.

Все большее значение многоядерные процессоры приобретают в условиях всеобщей «цифровизации» информации, окружающей нас. Музыка, видео, фотографии, игры – их носители повсеместно становятся цифровыми, растет и количество устройств, генерирующих, обрабатывающих и хранящих цифровой контент (фото- и видео-камеры, DVD-плейеры, МР3-плейеры и т.д.). Мир стоит на пороге полномасштабной реализации концепции цифрового дома, когда все устройства в нашем жилище смогут быть объединены в домашнюю сеть, позволяющую предоставлять сервис по обработке цифрового контента в качестве обычной коммунальной услуги. Обязанности типичного домашнего ПК существенно возрастут, жизнь в цифровом доме будет во многом зависеть от эффективности многозадачной работы многоядерных процессоров и от их способности управлять всем комплексом устройств - телевизорами, стереосистемами, видеокамерами, а также другими устройствами и приспособлениями в цифровом доме.

Еще одна важная задача – расширение коммуникационной функции ПК. По мере того как новые телекоммуникационные технологии, такие как VoIP, проникают в наши офисы и дома, а пропускная способность сетей продолжает расти, обработка огромного количества пакетов данных не должна влиять на скорость работы основных приложений. Многоядерные процессоры помогут справиться с этой задачей, распределив ресурс вычислительных ядер для обработки сетевых пакетов и выполнения других приложений.

Многоядерные процессоры Intel в сочетании с другими компонентами платформ предоставляют расширенные возможности для управления и обеспечения безопасности. Они позволяют уменьшить время отклика системы во время одновременной работы нескольких управляющих или профилактических программ, таких как антивирусная проверка, обновление ПО, проверка конфигурации или запрос на инвентаризацию. Более того, используя технологию виртуализации, поддерживаемую многими платформами Intel, можно одновременно запустить несколько операционных систем без снижения производительности приложений в каждой из них.

Значительные вычислительные ресурсы многоядерных процессоров предоставят разработчикам игр большую степень свободы для создания полноценной графики, реализации физики процессов, а также функций искусственного интеллекта. Например, при обработке алгоритма воспроизведения фотореалистичной графики, требующего огромной вычислительной мощности, можно использовать одно или несколько специализированных ядер для рендеринга в реальном времени.

Многоядерность также будет способствовать повсеместному распространению коллективных игр. Уже сегодня компьютеры обладают достаточной мощностью для поддержки игр, вычислительные ресурсы которых распределены в Интернете.

МИКРОАРХИТЕКТУРА INTEL® CORE™

Новая микроархитектура Intel объединяет в себе целый ряд инновационных технологий. Технология Intel® Wide Dynamic Execution позволяет обрабатывать больше команд за такт процессора, повышая эффективность выполнения приложений и сокращая энергопотребление. Каждое ядро процессора, поддерживающего эту технологию, может выполнять до четырех инструкций одновременно, используя эффективный конвейер из 14 стадий. Технология Intel® Intelligent Power Capability делает энергопотребление еще более низким, активируя отдельные логические подсистемы только по мере необходимости. Технология Intel® Advanced Smart Cache включает в себя совместно используемую кэш-память 2-го уровня, которая снижает энергопотребление и повышает производительность, позволяя одному из ядер процессора использовать всю кэш-память при динамическом отключении другого ядра. Технология Intel® Smart Memory Accessповышает производительность системы, сокращая время отклика памяти и оптимизируя, таким образом, использование пропускной способности подсистемы памяти. Технология Intel® Advanced Digital Media Boost позволяет обрабатывать все 128-разрядные команды SSE, SSE2 и SSE3, широко используемые в мультимедийных и графических приложениях, за один такт, что увеличивает скорость их выполнения.

Практическая работа 1. Маркировка, идентификация МП

Практическая работа 2. Изучение структуры и управляющих сигналов МП Intel

Практическая работа 3. Изучение структуры и управляющих сигналов МП AMD

Практическая работа 4. Организация кэш-памяти в МП

Практическая работа 5. Установка МП

Вопросы для самоконтроля[1,3]:

1. Принцип построения МП фирмы Intel

2. Из каких функциональных узлов состоят МП фирм Intel, AMD?

3. Какие управляющие сигналы имеют МП фирм Intel, AMD

4. Принцип организации многоядерных МП?

5. В чем отличия МП для ноутбуков от десктопных МП?

Раздел 5. Микроконтроллеры

Студент должен знать:

- Назначение, характеристики микроконтроллеров

- Архитектурные отличия при построении микроконтроллеров

Назначение, области применения. Архитектура микроконтроллеров. Микроконтроллеры, применяемые в АСУ ТП.

Теоретическое обоснование

Микроконтроллер

Контроллером в технике регулирования считается управляющее устройство, осуществляющее регулирование или контролирующие функции в системе. Контроллер, реализованный на одном кристалле, называется микроконтроллером. Современный микроконтроллер является большой цифровой интегральной схемой, объединяющей миллионы, выполненных по микронным технологиям, транзисторов.

Типовая структура МК изображена на рисунке 11. МК состоит из трех, связанных системными шинами, элементов: процессорного ядра, памяти и набора программируемых функциональных блоков различного назначения.

Процессорное ядро является основой МК.

Рисунок 11 – Структура Микроконтроллера

Оно выполняет все вычислительные операции и, одновременно, управляет работой всех остальных элементов схемы.

По системным шинам ПрЯд обменивается данными с памятью и всеми функциональными блоками. Разрядность ПЯ определяет разрядность МК (4,8,16,32-битные).

В памяти хранится программа работы МК, исходные данные и все промежуточные результаты вычислений. Память состоит из множества многоразрядных ячеек, каждая из которых имеет свой адрес. Память МК обычно разделена на две части: память данных и память программ.

Функциональные блоки различных типов обеспечивают взаимодействие МК с внешним миром. Эти блоки могут выполнять самые различные функции: ввод и вывод информации, подсчет внешних событий и интервалов времени, передача внешних запросов на ПЯ, анолого-цифровые и цифроанологовые преобразования сигналов. Для ПЯ любой функциональный блок представляется в виде одного или нескольких регистров. Каждый регистр имеет свой оригинальный адрес, по которому ПЯ находит его процессе работы.