Hardware și software-ul de control de accelerare
Testarea stabilității
overclocking în special procesoare AMD si Intel
munca 1.Printsip
Unitatea centrală de procesare (CPU), sau CPU, sau procesor PC - este un cip special, care realizează toate operațiile de calcul de bază și procesează informațiile. Procesorul PC execută cod de program - o secvență de comenzi (instrucțiuni), fiecare dintre acestea fiind codificate și plasate în depozit.
Există două tipuri de instrucțiuni:
În ciuda faptului că secvența de execuție a instrucțiunilor prescrise în mod clar codul de comandă, acesta poate fi spart excepții și întreruperi. Excepții - o situație specială care rezultă din executarea instrucțiunilor (gestionate de sistemul de operare). întreruperi hardware sunt proceduri apeluri în semnale electrice de contact speciale ale procesorului. Sursele de întreruperi hardware includ, de exemplu, controlere de dispozitiv, sistem de control al puterii. În plus, secvența de instrucțiuni poate fi modificată de repornire procesorul de semnal.
Logică și aritmetică
Atunci când procesorul de instrucțiuni preia de la scaunele de acolo (registru, memorie, constantă) a două numere binare, iar rezultatul deasupra lor înregistrările pe locul unuia dintre ei. Procesorul efectuează funcții aritmetice (adunare, scădere, înmulțire, împărțire) pe date întregi (semnate și nesemnate, binar și BCD).
Lucrările la punctul plutitoare (mantisa în forma și ordinea) este atribuit un coprocesor matematic. Acest set de 80 - bit registre și o unitate aritmetică, care, în plus față de patru aritmetică calculează rădăcină pătrată, logaritmilor, puteri de numere și funcții trigonometrice.
Arhitectura si Microarchitecture
arhitectura de procesor PC set definit de comenzi, și înregistrează structura de date, și microarhitecturii - shemotehnicheskogo arhitectura de implementare. microarhitecturii nou proiectat pentru a obține procesoare de înaltă performanță, cum ar fi Intel NetBurst un procesor Pentium IV, sau P6 în procesoare mai vechi.
Unitate Executarea procesorului (pentru manipularea de întregi și numere în virgulă flotantă) trebuie să obțină în mod continuu comenzile necesare. Intel NetBurst microarhitecturii a implementat unele produse noi, oferind unități constante de execuție a sarcinii. Printre acestea - sistemul de autobuz 400 MHz, memorie cache - memorie L2 cu transmisie de date îmbunătățită (Transfer avansat Cache), cache - memorie de performanță de urmărire L1 și latență redusă pentru datele, îmbunătățite de execuție dinamică.
2. Principiul de calcul
Procesorul Konstruktorno este o placă de siliciu cu mai multe sute de contacte, care se află mai multe milioane de tranzistori. Numărul de pini este determinat de conectorul placii de baza. Tranzistorii și contacte dispuse în carcasă, care este instalat pe radiator cu un ventilator (această structură este numit un răcitor, din sooler engleză -. Cooler).
Principiul de funcționare al procesorului este după cum urmează. Aceste lucrări cu un procesor găzduit în registrele sale (memoria CPU) sau microinstrucțiunii în memoria PC-ului. În cazul în care informațiile sunt stocate în dispozitivele de stocare externe, cum ar fi hard disk, acesta trebuie să fie citit în memoria de ea - în cache-ul procesorului, și apoi mai târziu în registrele procesorului. Microinstrucțiunii numărul procesorului sunt înscrise în registrele sale, le prelucrează, iar apoi emite rezultatul, de exemplu, în memoria RAM. Pentru a plia numerele întregi 5 și 3, procesor, cu excepția ei, este poruncit „să se stabilească numărul lor.“ Ieșirea este rezultatul - un număr întreg de 8.
3. Anvelope Procesor
Baza arhitecturii PC-urilor moderne, a pus coloana vertebrală - principiul modular. Arhitectura modulară implică trunchi (autobuz) schimbul de informații între dispozitive principiu cu următoarele pneuri:
Fizic anvelope reprezinta linii multiple.
Prin acest autobuz datele citite de astfel de blocuri de memorie de informații pot fi transferate la procesor, și apoi, după un tratament trimis înapoi în memoria principală pentru depozitare temporară. Caracteristica principală a magistralei de date - bitul cel determinat de către procesorul de biți (numărul de biți procesate pe ciclu). Cu cât adâncimea de biți, mai mult de lățime de bandă. procesoare x486 au 32 - biți de date de autobuz, Pentium - 64 - biți, și Pentium III - 64 dublu - biți.
Prin controlul autobuz transmite semnale care definesc caracterul de schimb de informații. Semnalele de control stabilesc procedura care trebuie efectuat schimbul de informații între dispozitive de sincronizare, și așa mai departe. D.
Aproape tot timpul procesor asociat cu RAM, din care se extrage și în care sunt înregistrate date (operanzi) să fie prelucrate. Prin urmare, lucrarea este împărțită în mai multe etape, iar rezultatele sunt stocate. o memorie privată a procesorului utilizat pentru aceste circuite (registre).
Toate etapele de prelucrare a datelor în procesorul execută comenzile prezentate într-un format specific - o combinație de dimensiunea câmpurilor și poziția lor în echipă. Echipa este împărțit în două zone:
- Codul Zona de operare (indicând faptul că tot ce trebuie să faci);
Primele regiștrii procesorului pot stoca doar 4 - numere de biți. Apoi au venit 8 - procesoare biți, cu procesorul Adventului x386 a fost pus în aplicare 32 - - 16 și modul de biți, care permite de a lucra cu numărul de dimensiuni mai mari de două miliarde de euro.
Această memorie statică (Statis RAM - SRAM), care, spre deosebire de RAM dinamică, nu necesită regenerare periodică (actualizări). timpul de acces al memoriei este mai mare de 2 ns. t. e. poate funcționa în mod sincron cu un procesor la o frecvență de 500 MHz sau mai mult. Memoria cache controler - memorie este on-chip Northbridge placa de baza chipset-ul.
Procesorul x386 cache - memorie de 128 KB a fost localizată pe placa de bază. Din moment ce procesoare x486 au un cache suplimentar în procesor, care funcționează la frecvența, - primul nivel de cache (nivel I - LI). Placa de baza este instalat cache de nivel de-al doilea (L2). Cele mai multe procesoare moderne și L2 cache-uri LI construit în nucleul procesorului. Și dacă cache-al doilea nivel Pentium II și Pentium III, care rulează la jumătate din frecvența procesorului, apoi Celeron, AMD K6 - III, Athlon și Pentium IV - pe frecvența procesorului, care are un impact pozitiv asupra performanței.
7.Tehnologii comenzi de extensie procesor
Prima astfel de tehnologie poate fi considerată ca un MultiMedia EXTENSIE dedicat (MMX) - extensie de referință procesor set de instrucțiuni (57 comenzi pentru grafică și audio). O echipa se poate ocupa o mulțime de date, ceea ce îmbunătățește semnificativ performanța (SIMD - Instrucțiunea unică, multe date - o echipă, o mulțime de date).
Atunci când se lucrează cu MMX - comenzile sunt stocate în registrele coprocesorul, ceea ce înseamnă incapacitatea de a efectua operațiuni în virgulă mobilă în timp ce efectuează MMH - programul. În plus, MMX - comenzi sunt destinate numai pentru utilizarea cu numere întregi.
Din SIMD tehnologie au fost două sisteme concurente pentru prelucrarea în linie.
Astfel, în procesoare AMD K6 - 2, cu excepția MMX - unitate de echipe, a adăugat Block 3D acum. responsabil pentru procesarea imaginilor tridimensionale. Acesta a inclus 27 de noi comenzi pentru procesarea numerelor în virgulă mobilă, și, spre deosebire de MMX, 3D acum! Ea nu acceptă procesorul.
Procesoarele Pentium III a apărut accelerator multimedia versatil, care utilizează principiul SIMD, dar este independent de kernel. Acest lucru este posibil datorită noii unități SSE (Streaming SIMD Extensions - transmis în flux SIMD - extensie). Se compune din 70 de echipe, care funcționează 8 speciale 128 - bit registre. SSE permite funcționarea simultană pe conținutul a două registre.
Până de curând, viteza de creștere a procesorului este asociat doar cu creșterea vitezei de ceas și dimensiunea memoriei cache. Cu toate acestea, executarea simultană a mai multe fire de asemenea, crește viteza procesorului, și mai semnificative. Este în tratamentul mai multor fluxuri este esența noii tehnologii Hyper - Threading.
Ceva oferte similare multithreading și noi de tehnologie Intel numit Hyper - Threading. Ea a apărut ca răspuns la problema subutilizarea executiv unități procesor. Hyper - Threading - este numele simultan tehnologia multi-threading (simultana Multi - Threading - SMT). Un procesor fizic, emulează, în esență, sistemul de operare ca două procesoare logice. Procesorul cu Hyper - Threading fiecare procesor logic are propriul set de registre (inclusiv un contor program separat), și pentru a nu complica tehnologia, nu se realizează executarea simultană a mai multor echipe din cele două fluxuri.
comenzi procesor flux 9.Klassichesky
Atunci când comanda este preluată din memoria cache (sau memorie), trebuie să-l decodeze și trimite-l pentru executare. Aceste operații (care primesc comenzi, decodare și trimiterea spre executare) sunt efectuate pe preprocesor. acestea sunt trimise de la preprocesor la Postprocessor, unde a efectuat. După acest rezultat cade înapoi în memoria cache (memoria internă).
După cum se poate observa, întreaga procesare comandă constă în patru etape, care determină așa-numitul 4 - proces etapa (conductă).
1. Extragerea unui cache (RAM).
2. Decoding (echipele de demolare).
3. Executarea echipei (acțiunea de aplicare).
4. Scrierea Cache (RAM).
Fiecare dintre aceste etape echipa ar trebui să aibă loc exact un ciclu de ceas. Prin urmare, mai rapid fiecare etapă îndeplinește funcțiile sale, mai rapid procesor, și toate viteza de ceas mai mare. Îndeplinirea tuturor celor patru echipe determină ciclul. Cele mai multe procesoare executa de fapt, instrucțiuni într-un singur ciclu, dar există comenzi complicate, care necesită mai multe cicluri. Atunci când se execută instrucțiuni complexe implică diverse dispozitive proprii transportoare executive, adăugând astfel mai multe mai multe etape pentru procesorul principal transportor. Numărul de etape determină adâncimea conductei.
procesor 10.Potokkomand
Spre deosebire de varianta clasică, atunci când întreaga conductă este format din patru etape, în majoritatea procesoarelor moderne transportoare este împărțit în șapte etape sau mai mult (proces giperkonveyernaya), care necesită o frecvență de ceas mai mare.
tehnica de prelucrare a giperkonveyeroy implică dublarea lungimea transportorului în comparație cu P6 micro precedent. de exemplu, unul dintre principalele elemente ale transportorului - bloc de ramură de predicție și operare de recuperare - este împărțit în 20 de cicluri.
Pentium IV este utilizat la numărul minim de etape de execuție unități funcționale ale procesorului. Dar fiecare dintre ele are o durată mai lungă și un transportor mai scurt. procesor Pentium IV se poate executa simultan la diferite etape de 126 instrucțiuni. Mai mult decât atât, Pentium IV, în primul cache de nivel este împărțit și memoria cache de instrucțiuni este de fapt pe preprocesor. Se numește îmbunătățită-cache (urme cache) și are un impact asupra transportorului și fluxul de instruire primar. Acest cache - memorie conține instrucțiuni x86 decodat (micro-ops), care elimină întârzierea codurilor de instrucțiuni de decodare. Executarea dispozitivelor de procesor primi flux de instruire continuă, iar timpul de recuperare generală a funcționării la predicție de ramură greșită este redusă în mod substanțial.
În procesoare cu microarhitectura x86, cum ar fi Athlon sau Pentium III, echipa vine la decodorul de cache-ul de instrucțiuni, în cazul în care acestea sunt defalcate în părți mai mici (micro-ops). Acestea sunt utilizate în execuție micro-comandă, dispozitivul de acționare efectuează planificarea, executarea și resetare. O astfel de partiție are loc atunci când procesorul execută instrucțiunile.