Top Banner
EKONOMSKI FAKULTET VISOKA POSLOVNA ŠKOLA PREDMET:Poslovna informatika I STUDENT:Ehlimana Baručija BR.INDEXA:P.Š. 491/09 32-BIT PROCESOR SEMINARSKI RAD Profesor: vanr.prof.dr. Amir Nuhanović
18

32-bit procesor

Jul 03, 2015

Download

Documents

Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: 32-bit procesor

EKONOMSKI FAKULTETVISOKA POSLOVNA ŠKOLA

PREDMET:Poslovna informatika I

STUDENT:Ehlimana Baručija

BR.INDEXA:P.Š. 491/09

32-BIT PROCESORSEMINARSKI RAD

Profesor: vanr.prof.dr. Amir Nuhanović

Asistent: mr.sc. Nevzudin Buzađija

Travnik,26.11.2009 god.

Page 2: 32-bit procesor

SADRŽAJ:

1. UVOD....................................................................................................... 3

2. OSNOVNA STRUKTURA........................................................................4

3.0. RAZVOJ PROCESORA.......................................................................5

3.1. PENTIUM ...............................................................................................6

3.3. PENTIUM II...........................................................................................7

3.4.PENTIUM PRO........................................................................................9

3.5. PENTIUM IV...........................................................................................10

4.0. ZAKLJUČAK............................................................................................11

5.0. LITERATURA............................................................................................12

1

Page 3: 32-bit procesor

1.1. UVOD

Tema mog seminarskog rada je arhitektura 32-bitnog procesora. Prvo ćemo se upoznati sa pojmom procesora, razvojom procesora, potom bih se osvrnula na dalji razvoj 32-bitnog procesora. Procesor je najvažniji dio računarskog sistema, moglo bi se reći njegov mozak. On naređuje svim ostalim dijelovima računara šta da rade i kako da to rade. Brzina procesora se ne mjeri u megahercima, kako se standardno označavaju, nego u flopovima. Jedan flop znači jednu matematičku operaciju u sekundi. Na starim kompjuterima je postojao još i matematički koprocesor, koji je služio za komplicirane matematičke račune, tj. obrađivao je standardne operacije tako da ne bi glavni procesor bio opterećen tim operacijama. Međutim, danas je on integriran u glavni procesor.

Procesor je napravljen od dioda i tranzistora. Kada se sagradio ENIAC (prvi računar) jedna dioda je bila oko jednog metra velika. U današnjim procesorima je jedna dioda veličine oko 0.16 mikrometara. Pošto se danas računari sve više koriste, svugdje su zastupljeni, pa su osnovane razne firme koje proizvode procesore, kao što su Intel i AMD. Velika potražnja za procesorima dovela je do proizvodnje raznih modela i brzina.

Page 4: 32-bit procesor

2. OSNOVNA STRUKTURA

Glavni funkcionalni sastavni dijelovi procesora su:

Jezgro: Srce moderne izvršne jedinice. Pentium ima dva paralelna sklopa za protočnu obradu koji mu omogućavaju da čita, interpretira, izvršava i šalje dvije instrukcije istovremeno.

Jedinica za predviđanje grananja: Ovaj sklop pokušava da pogodi koja sekvenca će biti izvršena svaki put kada program sadrži uslovni skok, tako da jedinica za prethodno donošenje i dekodiranje može unaprijed da pripremi instrukcije.

Jedinica za obradu u pokretnom zarezu: Treća izvršna jedinica u Pentiumu u kojoj se vrše ne cjelobrojna izračunavanja.

Primarna skrivena memorija: Pentium ima dvije skrivene memorije na čipu, svaka od po 8 Kbajta, od kojih je jedna za kod a druga za podatke i koje su daleko brže od veće spoljašnje sekundarne skrivene memorije.

Sprega za magistralu: Ovaj sklop donosi centralnoj procesorskoj jedinici pomiješane podatke i kod, odvaja ih kada treba da se koriste i ponovo ih kombinire i vraća natrag.

Svi elementi procesora drže korak pomoću generatora takta koji diktira brzinu rada. Prvi mikroprocesor je imao generator takta na 100 KHz, dok Pentium Pro koristi generator takta od 200 MHz, što će reći da ovaj sat "otkucava" 200 miliona puta u sekundu. Kada sat "otkucava" dešavaju se razne stvari. Programski brojač je jedna od lokacija u unutrašnjoj memoriji koja sadrži adresu sljedeće instrukcije koja treba da se izvrši. Kada dođe vrijeme da se ona izvrši, upravljačka jedinica prenosi instrukciju iz memorije u njen registar za instrukciju. U isto vrijeme, sadržaj programskog brojača se uvećava, tako da pokazuje na slijedeću instrukciju u sekvenci; procesor sada izvršava instrukciju koja se nalazi u registru za instrukciju. Neke instrukcije izvršava sama upravljačka jedinica, tako da ako neka od njih kaže "skoči na lokaciju 2749", 2749 se upisuje u programski brojač da bi procesor kao slijedeću izvršio tu instrukciju. Mnoge instrukcije uključuju i aritmetičku i logičku jedinicu. Ona radi sa registrima opšte namjene privremenim područjima u koja se mogu učitavati podaci iz, ili upisati podaci u RAM memoriju. Tipična instrukcija aritmetičke i logičke jedinice bi mogla da doda sadržaj memorijske lokacije registru opšte namjene.

Slika 1- Glavni funkcionalni sastavni dijelovi procesora

Page 5: 32-bit procesor

3.0. RAZVOJ PROCESORA

IME DATUM MICRONA CLOCK SPEED DATA WIDTH

8080 1974 6 2 MHz 8 bits8088 1979 3 5 MHz 16 bits 8 bits bus80286 1982 1,5 6 MHz 16bits 80386 1985 1,5 16 MHz 32 bits 80486 1989 1 25 MHz 32 bits PENTIUM 1993 0,8 60 MHz 32 bits 64 bits busPENTIUM II 1997 0,35 233 MHz 32 bits 64 bits busPENTIUM III 1999 0,25 450 MHz 32 bits 64 bits busPENTIUM IV 2000 0,18 1,5 GHz 32 bits 64 bits busPENTIUM IV 2004 0,09 3,6 GHz 32 bits 64 bits bus Prescott

Tabela 1.-tabelarni pregled razvoja procesora

Page 6: 32-bit procesor

3.1. PENTIUM

Riječ Pentium ne znači ništa, ali sadrži slog pent, grčki korijen za broj pet. Na početku, Intel je nazvao ovaj procesor 80586, da bi nastavio seriju prethodnika ovog čipa 80x86. Ali, kompaniji se nije dopala ideja da AMD, Cyrix i drugi proizvođači klonova također koriste ime 80x86, pa je zato Intel odlučio da novom proizvodu da zaštićeno ime odatle Pentium. vođenje Pentiuma u 1993. godini napravilo je revoluciju na tržištu PC računara, stavljanjem više moći u PC kućište nego što je NASA imala u svojim klimatizovanim računarskim salama ranih 1960ih godina. Pentiumova CISC arhitektura predstavljala je skok naprijed u odnosu na procesore 486. Verzije sa 120 MHz i više, imale su preko 3,3 miliona tranzistora, proizvedenih u 0,35mikronskom procesu. U svojoj unutrašnjosti, procesor je imao 32bitnu magistralu, ali spoljna magistrala podataka imala je širinu od 64 bita. Spoljna magistrala je zahtijevala drukčiju matičnu ploču i da bi to podržao, Intel je također uveo poseban skup čipova za povezivanje Pentiuma sa 64bitnom spoljašnom skrivenom memorijom i PCI magistralom.

Većina Pentiuma (75 MHz i više) radila je na 3,3V sa 5V za ulazno/izlaznu zaštitu. Pentium je imao dvostruku superskalarnu konstrukciju za protočnu obradu, koja mu je dozvoljavala da izvršava više instrukcija po ciklusu generatora takta. Još uvijek postoji pet faza (donošenje, dekodiranje instrukcije, generiranje adrese, izvršavanje i vraćanje rezultata) u izvršenju cjelobrojnih instrukcija, kao kod procesora 486, ali Pentium ima dvije paralelne cjelobrojne protočne obrade, koje mu omogućavaju da čita, interpretira, izvršava i šalje dvije operacije istovremeno. Ovi sklopovi mogu da rade samo cjelobrojne proračune posebna jedinica za pokretni zarez "opslužuje" realne brojeve.

Slika 2. – Intel pentium

Page 7: 32-bit procesor

3.2. PENTIUM PRO

Intelov Pentium Pro, koji je bio uveden krajem 1995. godine sa jezgrom centralne procesorske jedinice koje se sastojalo od 5,5 miliona tranzistora i 15,5 miliona tranzistora u skrivenoj memoriji drugog nivoa, bio je prvo namijenjen tržištu servera i vrhunskih radnih stanica. To je super skalarni procesor koji ima procesorske osobine višeg reda, optimiziran za rad na 32 bita. Pentium Pro je isto tako bio i prvi Intelov procesor koji nije koristio cijenjeno podnožje tipa Socket 7, zahtijevajući veći 242pinski interfejs podnožja tipa Socket 8 i novu konstrukciju matične ploče. Pentium Pro se razlikuje od Pentiuma po tome što ima skrivenu memoriju drugog nivoa na čipu kapaciteta između 256 kbajta i 1 mbajta koja radi na učestalosti unutrašnjeg generatora takta. Smještanje sekundarne skrivene memorije na čip, a ne na matičnu ploču, omogućava signalima da prolaze preko 64bitnog spojnog puta za podatke, a ne preko 32bitnog puta Pentiumovi sistemskih magistrala. Fizička bliskost također doprinosi poboljšanju performanse. Kombinacija je toliko moćna da Intel izjavljuje kako je 256 kbajta skrivene memorije na čipu ekvivalentno ili čak nadmašuje 2 mbajta skrivene memorije na matičnoj ploči. Čak veći faktor poboljšanja performanse procesora Pentium Pro dobiven je zahvaljujući kombinaciji tehnologija koja je poznata kao "dinamično izvršenje". Ovo obuhvata predviđanje grananja, analizu toka podataka i spekulativno izvršenje. Ova kombinacija omogućava procesoru da koristi one cikluse generatora takta koji bi inače bili neiskorišteni, pomoću predviđanja toka programa da bi se instrukcije unaprijed izvršavale. Pentium Pro je također bio prvi procesor u familiji x86 koji je primijenio super protočnu obradu, koja ima 14 koraka podijeljenih u tri sekcije. Prva sekcija se stara o dekodiranju i izdavanju instrukcija i sastoji se od osam koraka. Jezgro za vanrednu obradu koje izvršava instrukcije ima tri koraka a zadnja sekcija ima također tri koraka.

Slika 3.- Arhitektura procesora Pentium Pro

Page 8: 32-bit procesor

3.3. PENTIUM II

Uveden sredinom 1997. godine, Pentium II je donio veći broj važnih promjena u oblasti procesora PC računara:

Prvo, sam čip i sistemska skrivena memorija drugog nivoa su povezani pomoću posebne namjenske magistrale koja je mogla da radi istovremeno sa magistralom koja povezuje procesor sa sistemom.

Drugo, procesor, sekundarna skrivena memorija i rashladni element su svi montirani na malu ploču koja se uključuje u slot na matičnoj ploči, na način koji više podsjeća na dodatne kartice nego na tradicionalni raspored procesor/podnožje. Intel je ovo nazvao jedno ivični kertridž (singleedge cartridge SEC).

Treća promjena je stvarno više sinteza, jer Pentium II ujedinjuje osobinu udvojenih nezavisnih magistrala (Dual Independent Bus DIB) Pentiuma Pro sa MMX poboljšanjima, praveći tako novu vrstu Pentium Pro/MMX hibrida. Prema tome, dok izgleda vrlo različito u odnosu na prethodne Intelove procesore, u svojoj unutrašnjosti Pentium II je mješavina novih tehnologija i poboljšanja onih starijih.

Tehnologija za dinamičko izvršavanje usvaja tri glavna pristupa optimizovanju načina na koji procesor radi sa tim kodom. Višestruko predviđanje grananja ispituje tok programa kroz više grana i predviđa gdje će se sljedeća instrukcija pronaći u memoriji. Dok procesor učitava, on također provjerava instrukcije dalje u protočnoj obradi, što kao rezultat ubrzava obavljanje procesa rada. Analiza toka podataka optimizuje redoslijed u kome će instrukcije biti izvršavane, ispitivanjem dekodovanih instrukcija i određivanjem da li su one spremne za izvršavanje, ili zavise od nekih drugih instrukcija. Spedkulativno izvršenje povećava brzinu rada sa instrukcijama gledanjem trenutne instrukcije unaprijed i obradom onih sljedećih instrukcija koje će vjerovatno biti potrebne. Ti rezultati se onda pamte kao spekulativni 15 rezultati, sve dok procesor ne sazna koji će od njih biti potrebni, a koji ne. Na toj tački se instrukcije vraćaju u svoj normalni poredak i dodaju osnovnom toku. Postoje dvije osnovne prednosti tehnologije dinamičkog izvršavanja: instrukcije se brže i efikasnije obrađuju nego što je to uobičajeno i, za razliku od centralnih procesorskih jedinica koje koriste RISC arhitekturu, programi ne moraju ponovo da se prevode da bi se izvuklo najbolje od procesora. Centralna procesorska jedinica sve to radi u letu.

Slika 4. - Pentium II, dvoprocesorska konstrukcija

1

Page 9: 32-bit procesor

Pentium II primjenjuje glavnu magistralu sa GTL logikom koja podržava direktno povezivanje dva procesora. U vrijeme kada se pojavio, to je obezbijedilo ekonomičnu, minimalnu dvoprocesorsku konstrukciju koja je dozvoljavala simetričnu višeprocesorsku obradu. Ograničenje na dva procesora nije postavio Pentium II sam po sebi, nego skup čipova (chipset) matičnih ploča. Prvobitno ograničavanje skupa čipova na dvoprocesorske konfiguracije, dozvolilo je firmi Intel i prodavcima radnih stanica da ponude dvoprocesorske sisteme na brži i ekonomičniji način od bilo čega drugog što je tada bilo moguće. Ovo ograničenje je uklonjeno sredinom 1998. godine, uvođenjem skupa čipova 450NX koji je podržavao rad 1 do 4 procesora. Skup čipova 440FX koji se sastojao od PMC i DBX čipova, nije nudio, preplitanje memorije, ali je podržavao EDO DRAM, dozvoljavajući poboljšanu performansu memorije smanjivanjem kašnjenja generatora takta. Kada je Intel projektovao Pentium II, on se također latio i slabe performanse na 16 bita njegovog prethodnika.

Pentium Pro je sjajan kada radi sa punim 32bitnim softverom kao što je Windows NT, ali je iza čak i standardnog Pentiuma kada izvršava 16bitni kod. To je bilo gore od performanse Pentiuma pod operativnim sistemom Windows 95, čiji su veliki dijelovi još uvijek 16bitni. Intel je riješio ovaj problem upotrebom Pentiumove skrivene memorije za opis segmenata u Pentiumu II. Kao i Pentium opro, Pentium II je izuzetno brz za aritmetiku u pokretnom zarezu. Uz Ubrzani grafički port (Accelerated Graphics Port AGP) ovo će učiniti Pentium II moćnim rešenjem za trodimenzionalnu grafiku visoke performanse.

2

Page 10: 32-bit procesor

3.4. PENTIUM IV BAZIRAN NA JEZGRI WILLAMATTE

Willamatte je prvi Pentium 4 (P4) i na njega se moralo po fino čekati tokom procesa izrade. To se zbivalo zbog toga što je Intel u isto vrijeme zapošljavao svoje inžinjere za projekat „Itanium“ i za projekte raznih varijanti P6 jezgre (Pentium II, III i Celeron). Većina stručnjaka je smatrala da je prva serija Pentiuma 4, sa 1.4 i 1.5 GHz, bila jedna vrsta prve pomoći za odbranu protiv proizvoda od konkurencije, AMDovog Athlonca Thunderbird (TB). Athlonac je posebno štetio starom Pentiumu III, na kojem je bilo nemoguće raditi poboljšanja.

Procesori sa jezgrom Willamatte su rađeni u 180 mikronskom postupku. U testovima je novi Pentium 4 razočarao analitičare. Na performanse Atlona TB i čak tada najbržih Pentiuma III je ovaj procesor samo u rijetkim testovima mogao pokazati sličnost. Najveća sramota za Intela je bilo što čak nije mogao da ostavi jeftinog procesora AMD Durona iza sebe. Zbog toga se ovaj procesor na početku slabo prodavao. U januaru 2001 je izašao još slabiji procesor sa 1.3 GHz, što je potsticalo na sumnju da je Intel tada imao velike teškoće da drži konstantan takt u novih P4 jezgra. Poslije toga je Intel tek moga da krene u protu ofanzivu protiv AMDa. U aprilu je izašao P4 sa 1.7 GHz koji je po prvi put bio brži od starog PIII. U julu su slijedili modeli sa 1.6 i 1.8 GHz., a u augustu je Intel dao na tržište modele sa 1.9 i 2.0 GHz. 2.0 Ghzna varijanta je bio prvi P4 koji se mogao takmičiti sa tada aktuelnim Athlonom. Tada je čak ovaj x86 procesor bio najbrži na tržištu.

Po prvi put, od izlaska Athlona Classic, je Intel mogao biti ponosan na svoju krunu performansi koju je već 16 godina nosio. Očigledno je da je Intel proizveo P4 da bi omogućio dostizanje viših taktova rada. Jednostavno rečeno P4 po jednom ciklusu radi mnogo manje nego neki drugi procesori. Zbog tih činjenica se ponekad Intel optužuje da svoje kupce samo bombarduje sa visokim taktovima da bi dostigao veći profit. A kvalitet procesora je daleko ostao. Malo ćemo pogledati u arhitekturu ovog procesora da bi se uvjerili da li je to tako.

Page 11: 32-bit procesor

4.0. ZAKLJUČAKZadovoljstvo mi je bilo raditi ovaj seminarski rad jer njegovom izradom sam naučila nešto više iz oblasti procesora, tj.da je u biti procesor srce jednog računara. Također sam uvidjela vrijednosti i karakteristike 32 – bit procesora. Nadam se da sam zadovoljila zadate kriterije koji su traženi.

1

Page 12: 32-bit procesor

5.0. LITERATURA1. www.wikipedia.org 2. www.intel.com 3. www.ybet.com