Микропроцессорная техника: Учебное пособие, страница 4

4)  использование технологии Hyper-Threading, Turbo Boost, Quick Path Interconnect, принципа предсказания ветвлений, спекулятивного исполнения команд, реализации многоядерной архитектуры процессоров, и пр.

II.   Необходимостью резкого увеличения и эффективного использования объема оперативной памяти.

          Следствием этого явилось:

                1) увеличение разрядности адресной шины (практически до 45 - 50 разрядов в некоторых современных процессорах);

2)  организация виртуальной памяти;

3)  введение страничной организации памяти.

III.     Необходимостью эффективной одновременной работы с многими задачами.

     Следствием этого явилась аппаратная поддержка многозадачной работы:

1)  введение регистра задачи TR и его теневого регистра;

2)  введение сегментов состояния задачи TSS – специальных структур данных для сохранения контекстов переключаемых задач.

IV.  IV. Необходимостью защиты программного обеспечения и изолирования задач друг от друга.

V.            Следствием этого явилось:

1)  формирование адресов через дескрипторные таблицы;

2)  разработка принципов защиты сегментов и страниц памяти программ и данных от случайного или несанкционированного доступа.

VI.  Необходимость преемственности моделей МП семейства Х86.

Преемственность достигалась путем:

1)  соответствующего развития регистровых ресурсов;

2)  использования R- режима работы процессоров;

3)  введения V- режима работы процессоров.

1982 г. ознаменовался началом нового, принципиального этапа в развитии архитектуры Х86. Появился на рынке новый МП i80286, также 16-ти разрядный,но в котором были введены существенные архитектурные новшества. Его характеристики были следующие: f= 15 и 20 МГц; максимально адресуемое ОЗУ –16 Мбайт (24-х разрядная шина адреса); N = 134 тысячи транзисторов; технология – 1,5 мкм. В МП i80286 были введены следующие новшества:

1)  защищенный режим работы;

2)  стал выделяться R-режим работы МП этого семейства (режим работы, моделирующий работу МП i8086;

3)  адресация памяти через дескрипторные таблицы;

4)  использование виртуальной памяти, емкостью до 1 Гбайт;

5)  многозадачный режим работы поддерживаемый аппаратно.

Эти процессоры использовались в ПК фирмы IBM (в ПК  IBMPC/ATи младших моделях IBMPS/2). Однако, введенные в МП i80286 новшества, в этих компьютерах по настоящему так и не использовались. Зато они были широко развиты в дальнейших сериях МП семейства Х86. Практически, процессоры i80286 использовались как очень быстрые МП типа i8086/88.

Развитие МП архитектуры IA-32

          1985 г. в истории развития компьютерной техники стал очень важной вехой. На рынке появился МП i80386, первый 32-х разрядный микропроцессор, который открыл, так называемую линию IA – 32 (Intel Architecture – 32), линию 32 разрядных микропроцессоров  фирмы Intel, основополагающие принципы построения которых продолжают использоваться во многих современных семействах микропроцессоров. Характеристики этого МП были следующие: f=20 Мгц; максимально адресуемое  ОЗУ = 4 Гбайта (32  разрядная адресная шина); виртуальная память – до 64 Тбайт; N = 275 тысяч транзисторов; технология – 1,5 мкм. В этом МП существенно доработан защищенный режим работы и, кроме реального режима (R – режима, который введен, был уже в МП i80286) появился новый, виртуальный режим работы, в котором могло одновременно эмулироваться несколько R – режимов как отдельных задач. Кроме этого, в МП i80386 введено страничное управление памятью и появилась кэш-память, правда еще на отдельном кристалле. Этот МП получил очень широкое распространение, при нем появилась MicrosoftWindows, сначала как оболочка операционной системы DOS, а затем как самостоятельная операционная система. Выпускался i80386 в нескольких модификациях – i80386SX, i80387SL и др.

          1989 г. Появился МП i80486 с характеристиками: f= 25, 33, 50, 66 и 100 МГц; Максимально адресуемое ОЗУ = 4 Гбайта; N =1,2 миллиона транзисторов, технология – 1; 0.8 и 0,7 микрона. Он выпускался разными фирмами в целом ряде вариантов – 486DX, 486DX2, 486SLC2, 486SX, и др. Несмотря на то, что МП i486 не стал крупным шагом вперед по сравнению с МП i386, в него введены серьезные внутренние изменения, а именно:

               1)  введен конвейер  обработки команд, имеющий 5 ступеней (стадий);

2)  напряжение питания уменьшено до 3,3 В;

3)  память кэш L1 увеличена до 16 Кбайт и размещена на кристалле МП;

4)  арифметический сопроцессор FPU также размещен на кристалле МП;

5)  для повышения производительности в нем впервые применено RISC – ядро, которое затем стало обязательной принадлежностью всех дальнейших МП семейства IA – 32;

     6)  разработан и введен режим SMM(System Management Mode – режим управления системой), который имеет несколько назначений, главным из которых является снижение потребляемой мощности, если возникает длительный простой процессора (при этом автоматически отключаются основные блоки процессора, не требующиеся для сохранения информации).

1993 г. ознаменовался разработкой фирмой Intel нового микропроцессора архитектуры Х86 под названием Pentium.  По логике развития названий МП этой архитектуры его следовало бы определить как i80586, однако этого не случилось по следующей причине. Многие фирмы, производящие МП архитектуры Х86, стали вносить в них свои изменения, но оставлять те названия, которые присваивала им исходный разработчик этого семейства МП фирма Intel. Так фирма AMD выпустила свой несколько модернизированный 32-разрядный МП этой архитектуры и  назвала его 486SX. Фирма Intel подала на фирму AMD в суд, но суд не удовлетворил ее претензии, и вынес вердикт в том смысле, что числа не патентуются. Поэтому-то фирма Intel, процессор, следующий за i486, назвала не i586, как следовало бы, а Pentium. Характеристики МП Pentium были следующие: f=60…233 МГц; максимально адресуемое ОЗУ = 4 Гбайта; виртуальная память – до 64 Тбайт; N = 3,1 миллиона транзисторов; технология – 0,8; 0,6 и 0,35 мкм; U= 5 и 3,3 В.