 |
|
С чего все начиналось?
Введение
Под выполнением суперскалярного процессора подразумевается возможность осуществления нескольких инструкций за раз в один такт. В него включены избыточные ресурсы исполнения, представленные плавающими точками единиц, arithmetic logic узлами и целочисленными шрифтами. С помощью данного типа процессора производятся параллельные вычисления и выполнение задач без потребности в специальном программном обеспечении. От этого повышается скорость выполнения множественных ресурсоемких приложений посредством изменения кода и манипулирования. Суперскалярным процессором часто пользуются в определенных классах компьютеров, серверах, в том числе, а еще в настольных компьютерах и ноутбуках. Некоторыми аспектами архитектуры пользовались во время применения процессоров, но о суперскалярных процессорах узнали несколько позднее.
Некоторые RISC процессоры, что были проданы в 1990-х годах относились к категории суперскалярных процессоров. Исполнение их простых ядер и фиксированной длины указаний, диспетчеризации и планирования параллельных инструкций осуществлялось относительно легко. Не RISC-процессоры, производством которых занимались с конца 90х, обладали суперскалярной архитектурой. Функционирование суперскалярного процессора, с низким энергопотреблением в сочетании с иными специализированными процессорами считается скорее исключением. Некоторыми процессорами может совместно использоваться один трубопровод с наличием инструкций из не единственного потока выполнения, именуемый супер-threading. В том случае, если в режиме ожидания находится функциональный блок, потому что пребывает в состоянии ожидания потока выполнения, им могут быть выполнены одновременно инструкции из иного потока. Благодаря применению данной методике в полной мере использоваться суперскалярный процессор, хотя и с меньшей эффективностью, чем при одновременной много поточности.
С чего все начиналось?
В 70-е годы XX века ученые выдвинули революционную по тем временам идею создания микропроцессора, "понимающего" только минимально возможное количество команд.
Замысел RISC- процессора (Reduced Instruction Set Computer, компьютер с сокращенным набором команд ) родился в результате практических исследований частоты использования команд программистами, проведенных в 70-х годах в США и Англии. Их непосредственный итог - известное "правило 80/20": в 80% кода типичной прикладной программы используется лишь 20% простейших машинных команд из всего доступного набора.
Первый "настоящий" RISC-процессор с 31 командой был создан под руководством Дэвида Паттерсона из Университета Беркли, затем последовал процессор с набором из 39 команд. Они включали в себя 20-50 тыс. транзисторов.
Все х86-процессоры, решения компании Motorola и подавляющее большинство выпущенных в 1980-е годы кристаллов имели архитектуру CISC. Совокупность всех особенностей привела к тому, что чипы стали не только сложными и дорогими в производстве, но и достигли своего потолка производительности. Для дальнейшего увеличения быстродействия требовалось наращивать количество транзисторов, однако освоенные технологические нормы не позволяли создавать более сложные решения. С этим столкнулась Intel при выпуске семейства i486. Чтобы поднять производительность они внесли изменения в архитектуру процессоров, добавив кэш-память, множители и конвейеры. Словом, 486-е «камни» получили некоторые «фишки» архитектуры RISC. Тем не менее к созданию RISC-платформы американская компания никакого отношения не имеет. Своим созданием архитектура обязана американскому инженеру Дэвиду Паттерсону, который руководил проектом Berkeley RISC с 1980 по 1984 годы. Самого Паттерсона Вы можете увидеть на картинке.
Дебютными решениями стали RISC I и RISC II — детища Паттерсона и проекта Berkeley RISC. Первый содержал более чем 44 000 транзисторов и работал на частоте 4 МГц. Такой процессор при выполнении небольших программ был в среднем в два раза быстрее VAX 11/780 и примерно в четыре раза производительнее, чем «камень» Zilog Z8000. RISC II отличался от предшественника большим количеством инструкций: 39 против 32. Он был более быстрым. Его преимущество над процессором VAX достигало 200%, а Motorola 68000 в некоторых программах был медленнее примерно в четыре раза.