Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Логические основы ЭВМ, Процессоры Intel Core 2 Duo - файл 1.docx


Логические основы ЭВМ, Процессоры Intel Core 2 Duo
скачать (1414.8 kb.)

Доступные файлы (1):

1.docx1415kb.30.11.2011 14:42скачать

содержание
Загрузка...

1.docx

Реклама MarketGid:
Загрузка...
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет «Автотракторный»

Кафедра «Двигатели внутреннего сгорания »

Специальность «Двигатели внутреннего сгорания»
УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой

Б.А.ШароглазовЛогические основы ЭВМ

Процессоры Intel Core 2 Duo

____________________ 2009г.ЗАДАНИЕ

на курсовую работу (проект) студента

Гофман Александр Викторович

Группа АТ-241

1 Дисциплина (специализация)_______________________________________

______________________________________________________________________

2 Тема работы (проект)

Пакет прикладных программ microsoft offise

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

3 Срок сдачи студентом законченной работы ___________________2009 г.

4 Перечень вопросов, подлежащих разработке

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5 Календарный планНаименование разделовкурсовой работы (проекта)Срок выполнения разделов работы (проекта)Отметкао выполнениируководителя

Руководитель работы (проекта)__________________________/Е.В. Юрасова/

(подпись)Студент ______________________________________________/А.В. Гофман/(подпись)

Page 45 of 56

http://ouk.susu.ac.ru/doc.html



^ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет «Автотракторный» р

Кафедра «Двигатели Внутреннего Сгорания »

Пакет прикладных программ Microsoft Office .

(тема работы)

^ ПОЯНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ (ПРОЕКТУ)

по дисциплине «Информатика» .

_________________________________________________________

ЮУрГУ – АТ–241.00.04.00.00 ПЗ

Нормоконтролер (должность) Руководитель (доцент)

__________________И.О. Ф Е.В.Юрасова ________

__________________2009 г. __________________2009 г.

Автор проекта

студент группы АТ-241

А.В. Гофман.

________________2009г.

Проект защищен

оценкой

_____________________

_______________2009 г.

Челябинск 2009



АННОТАЦИЯ

Гофман А.В. Пакет прикладных программ

Microsoft Office. – Челябинск: ЮУрГУ, АТ; 2009,

31 с., библиографический список –6 наим.,

1прил.

В данной курсовой работе используется пакет прикладных программ Microsoft Office для составления текстовых документов, содержащих таблицы, рисунки, диаграммы и формулы, на темы «Логические основы ЭВМ» и «Процессоры Intel Core 2 Duo», а также производится обработка результатов измерений в программе MS Office Excel.



ВВЕДЕНИЕ.

Большинство обычных пользователей компьютеров сталкиваются с различными проблемами. Например: используя текстовый редактор одной фирмы, программу для работы с электронными таблицами – другой, программу деловой графики – третьей, а производительность электронного помощника в итоге оказывается невысокой. Дело в том, что эти программы не предназначены для совместной работы.

К счастью, решение у этой проблемы есть: пакет Microsoft Office, который содержит большую часть необходимого программного обеспечения.

Элементы интерфейса входящих в него программ оформлены одинаково и “общаются “ они друг с другом на одном и том же языке.

Пакет Office - это нечто большее, чем просто набор программ в одной коробке. Уже его название подсказывает, что он должен содержать мощные прикладные программы для коммерческого применения, которые легко и непринужденно работают с текстами, числами и изображениями.

Но самое привлекательное в пакете Office то, что связывает эти приложения воедино: все эти программы имеют общее меню и наборы кнопок, которые выглядят очень похоже. Научившись работать с одним из приложений, тем самым в значительной степени можно продвинуться в изучении остальных.

К тому же в пакете имеется простой в использовании управляющий центр – Диспетчер Microsoft Office, позволяющий запускать отдельные программы и выходить из них, либо получать подробные указания и оперативную помощь простым щелчком кнопки мыши.

Программный пакет Microsoft Office состоит из текстового редактора Word, электронной таблицы Excel, программы для создания презентаций PowerPoint и базы данных Access.



ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………...3

^ 1 РАБОТА С ПРОГРАММОЙ MS OFFICE WORD.

    1. Логические основы ЭВМ.

      1. Бинарная логика…………………………...……………………....6

Элементы алгебры логики………………………….…… 6

Алгебра логики…………………………………………....6

Простейшие операции в алгебре логики……………......7

Правила выполнения операций в алгебре логики....7

Операция отрицания………………………………... 8

Функция в алгебре логики………………………………. 8

Функция конъюнкции……………………………… 9

Функция дизъюнкции……………………………. ..9

Функция логической равнозначности……………. 10

Функция импликации……………………………....10

Эквивалентности……………………………………….. .10

Для дизъюнкции…………………………………….10

Для конъюнкции………………………………........ 10

Сложение по mod 2……………………………..…..11

Операция поглощения……………………………...11

1.2. Процессоры Intel Core 2 Duo…………………………………………... 12

1.2.1 Обозначения процессоров…….……….…………………………12

1.2.1.1. Цоколёвка новых процессоров…………………………..12

1.2.1.2. Маркировка процессоров………………………………...12

1.2.2 Эволюция многоядерной процессорной

архитектуры Intel Core…………………………………………………………….13


1.2.2.1. Улучшения в энергопотреблении……………………….14

1.2.2.2. Основополагающие формулы, определяющие эффективность современной процессорной архитектуры……………………...15

1.2.2.2.1. Метод разработки эффективных процессорных микроархитектур…………………………………………………………………..15


1.2.2.2.2. Метод снижения количества инструкций………. 16

1.2.2.2.3. Метод микрослияния команд. …………………... 16

1.2.2.2.4. Метод оптимальной производительности……….17

1.2.3. Основные особенности архитектуры Intel Core………………..18


1.2.3.1. Intel Wide Dynamic Execution…………………………….19

1.2.3.2. Intel Intelligent Power Capability………………………….22

1.2.3.3.Intel Advanced Smart Cache…….......... .............................. 24

1.2.3.4. Intel Smart Memory Access………………………………. 25

1.2.3.5. Intel Advanced Digital Media Boost……………………… 28



1.2.4. Перспективы развития микроархитектуры Intel Core……….. .29

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………....30

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………....31

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. РАБОТА С ПРОГРАММОЙ MS Office Excel......32



1 Работа

1.1 Логические основы ЭВМ.

1.1.1Бинарная логика.

При записи тех или иных логических выражений используется специальный язык, который принят в математической логике. Основоположником математической логики является великий немецкий математик Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646 - 1716 гг.). Он сделал попытку построить универсальный язык, с помощью которого споры между людьми можно было бы разрешать посредством вычислений. На заложенном Лейбницем фундаменте ирландский математик Джордж Буль построил здание новой науки - математической логики, - которая в отличие от обычной алгебры оперирует не числами, а высказываниями. В честь Д.Буля логические переменные в языке программирования Паскаль впоследствии назвали булевским.

1.1.1.1 Элементы алгебры логики.

Основой цифровой техники служат три логические операции, лежащие в основе всех выводов компьютера. Иногда эти операции И, ИЛИ, НЕ называют "тремя китами машинной логики". Познакомимся с ними подробнее.

В вычислительных машинах коды нуля и единицы представляются электрическими сигналами, имеющими два различных состояния. Наиболее распространенными способами физического представления информации являются импульсный и потенциальный:

  • импульс или его отсутствие;

  • высокий или низкий потенциал;

  • высокий потенциал или его отсутствие.

При импульсном способе отображения код единицы идентифицируется наличием электрического импульса, код нуля — его отсутствием (впрочем, может быть и наоборот). Импульс характеризуется амплитудой и длительностью, причем длительность должна быть меньше временного такта машины.

При потенциальном способе отображения код единицы — это высокий уровень напряжения, а код нуля — отсутствие сигнала или низкий его уровень. Уровень напряжения не меняется в течение всего такта работы машины. Форма и амплитуда сигнала при этом во внимание не принимаются, а фиксируется лишь сам факт наличия или отсутствия потенциала.

Вышесказанное обусловило то, что для анализа и синтеза схем в компьютере при алгоритмизации и программировании решения задач широко используется математический аппарат алгебры логики, оперирующий также с двумя понятиями «истина» или «ложь».

1.1.1.2. Алгебра логики.

Алгебра логики — это раздел математической логики, значение всех элементов (функций и аргументов) которой определены в двухэлементном множестве: 0 и 1. Алгебра логики оперирует с логическими высказываниями. Высказывание это



любое предложение, в отношении которого имеет смысл утверждение о его истинности или ложности. При этом считается, что высказывание удовлетворяет закону исключенного третьего, то есть каждое высказывание или истинно, или ложно, и не может быть одновременно и истинным и ложным. Таким образом по своей сути высказывания фактически являются двоичными объектами и поэтому часто истинному значению высказывания ставят в соответствие 1, а ложному - 0. Например, запись А = 1 означает, что высказывание А истинно. Высказывания могут быть простыми и сложными. Простые соответствуют алгебраическим переменным, а сложные являются аналогом алгебраических функций. Функции могут получаться путем объединения переменных с помощью логических действий.

В алгебре логики все высказывания обозначают буквами а, b, с и т. д. Содержание высказываний учитывается только при введении их буквенных обозначений, и в дальнейшем над ними можно производить любые действия, предусмотренные данной алгеброй. Причем если над исходными элементами алгебры выполнены некоторые разрешенные в алгебре логики операции, то результаты операций также будут элементами этой алгебры. Наименьшим элементом алгебры логики является 0, наибольшим элементом — 1.

1.1.1.3. Простейшие операции в алгебре логики.

Простейшими операциями в алгебре логики являются операции логического сложения (иначе: операция ИЛИ (OR), операция дизъюнкции) и логического умножения (иначе: операция И (AND), операция конъюнкции). Для обозначения операции логического сложения используют символы + или V, а логического умножения — символы • или /\.

1.1.1.3.1. Правила выполнения операций в алгебре логики.

Правила выполнения операций в алгебре логики определяются рядом аксиом, теорем и следствий. В частности, для алгебры логики применимы следующие законы.

1.1.1.3.1. 1. Сочетательный:

(а + b) + с = а + (b + с),

(а ∙ b) ∙ с = а ∙ (b ∙ с).

1.1.1.3.1. 2. Переместительный:

(а + b) = (b + а),

b) = ( b а).



1.1.1.3.1. 3. Распределительный:

а (b + с) = а b + a с,

(а + b) с = а с + b с.

Справедливы соотношения, в частности:

а + а = а, а + b = b, если а ≤ b,

а а = а, a b = а, если а ≤ b,

а + a b = a, a b = b, если а ≥ b,

а + b = а, если а b,

а + b = b, если а b.

1.1.1.3.2. Операция отрицания.

(операция НЕ, инверсия), обозначаемая чертой над элементом.

По определению:

Справедливы, например, такие соотношения:

1.1.1.4. Функция в алгебре логики.

Функция в алгебре логики — выражение, содержащее элементы алгебры логики а, b, с и др., связанные операциями, определенными в этой алгебре.

Примеры логических функций:

Для любой операции, определенной в алгебре логики существуют таблицы истинности – таблицы, в которых приведены значения операции в зависимости от значений высказываний, над которыми выполняется данная операция.

X1

X2

f1(X1,X2)

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1






^ Таблица 1.

1.1.1.4.1. Функция конъюнкции

Поскольку таблица истинности для конъюнкции совпадает с таблицей умножения, если истинному высказыванию приписать значение '1', а ложному – '0', то сложное высказывание можно назвать произведением.

Функция конъюнкции истинна тогда, когда истинны одновременно оба высказывания.

Рисунок 1.

1.1.1.4.2. Функция дизъюнкции.

Это сложное высказывание истинно тогда, когда истинно хотя бы одно высказывание, входящее в него.

X1

X2

f1(X1,X2)

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

Таблица 2.

Читается X1 ИЛИ X2: часто это высказывание называют логическим сложением.

Рисунок 2.


1.1.1.4.3. Функция логической равнозначности.

Это сложное высказывание истинно тогда, когда истинны или ложны одновременно оба высказывания.

Отсюда следует, что вне зависимости от смысла, равнозначными являются как истинные, так и ложные высказывания.

Например,

А=<дважды два – пять>

B=<один плюс два – шесть>

А~В равнозначны.

1.1.1.4.4. Функция импликации.

Это сложное высказывание ложно только тогда, когда X1 – истинно, а X2 – ложно.

X1

X2

f1(X1,X2)

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

Таблица 3.

Читается: если X1, то X2. При этом X1 – посылка, X2 – следствие.

Из ложной посылки может следовать ложное следствие и это можно считать верным: <если Киев – столица Франции>, то <2-квадрат 3>.

1.1.1.5. Эквивалентности.

В некоторых случаях сложное и длинное высказывание можно записать более коротким и простым без нарушения истинности исходного высказывания. Это можно выполнить с использованием некоторых эквивалентных соотношений.

1.1.1.5.1 Дизъюнкция.

Х х х х … х х х=х , т.е. истинность высказывания не изменится, если его заменить более коротким, таким образом, это правило приведения подобных членов:

– постоянно истинное высказывание.

0 x = x

x1 x2 = x2 x1

- (переместительный) коммуникативный закон.

X1 х2 х3 = (x1 х2) х3 = x12 х3)

- сочетательный закон.

1.1.1.5.2. Конъюнкция.

Х х х х… х х х= х

правило приведения подобных членов:

1 x = х



0 x = 0 – постоянно ложное высказывание

x  x = 0 – постоянно ложное высказывание
^
1.1.1.5.3. Сложение по mod 2.

1  х = x

0 x = x

x  x = 1

x x x … x = х – при нечетном числе членов, 0 – при четном числе членов
1.1.1.5.4. Правило де Моргана.

X1 x2 … xn = x1 & x2& … & xn

x1 x2 … xn = x1 & x2 & … & xn

Докажем для двух переменных с помощью таблицы истинности:

Х1

Х2

Х1 Х2

X1 & X2

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

0

Таблица 4.

1.1.1.5.5. Операция поглощения:

Х XY = X или в общем виде X X*f(X,Y,Z…) = X;

Операция полного склеивания:

XY XY = X (по Y)

XY XY = Y (по Х)

Операция неполного склеивания:

XY XY = Х XY XY

^



1.2. Процессоры Core 2 Duo.

1.2.1. Обозначение процессоров.

Впервые детальные подробности об архитектуре процессоров Core 2 Duo были озвучены на весенней сессии Форума Intel для разработчиков - IDF Spring 2006.

Рисунок 3.


1.2.1.1 Цоколёвка новых процессоров – это привычный и хорошо знакомый LGA775.

1.2.1.2 . Маркировка процессоров

Маркировка процессоров значительно изменилась. Сочетание буквенного префикса и следующего за ним 4-значного цифрового индекса. Мобильные процессоры Core и Core Duo уже полгода маркируются именно так.

Буквенный индекс в начале маркировки классифицирует TDP процессора, без всякого соотношения с форм-фактором:

  • X - TDP более 75 Вт

  • E - TDP от 50 Вт и выше

  • T - TDP в пределах 25 Вт – 49 Вт

  • L - TDP в пределах 15 Вт – 24 Вт

  • U - TDP порядка 14 Вт и менее

В свою очередь 4-значный цифровой индекс также несёт смысловую нагрузку. В общем случае, чем большее 4-значное число представлено маркировкой процессора, тем большей производительностью и энергопотреблением он характеризуется. В то же время первая цифра означает принадлежность чипа к определённому семейству продуктов, вторая цифра – соответствующий расклад чипов внутри семейства. Соответственно, чем больше цифра, тем производительнее чип.



Линейка

Core 2 Duo

Сокет

LGA775

Код процессора

E7300

Тактовая частота

2667 МГц

Частота шины

1066 МГц

Коэффициент умножения

10

Напряжение на ядре

0.85 B

Инструкции

MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSE4

Поддержка AMD64/EM64T

есть

Поддержка NX Bit

есть

Поддержка Virtualization Technology

есть

Ядро

Wolfdale

Количество ядер

2

Техпроцесс

45 нм

Объем кэша L1

64 Кб

Объем кэша L2

3072

Типичное тепловыделение

65 Вт

Максимальная рабочая температура

74.1 °C

Напряжение на ядре

0.85В - 1.3625В











^

Таблица 5.

1.2.2. Эволюция многоядерной процессорной архитектуры Intel Core.


Рисунок 4.

Процессоры на ядре Conroe, официально называемые Intel Core 2 Duo, являются дальнейшим развитием архитектуры Core, анонсированной в составе мобильной платформы Intel Centrino Duo. В свою очередь, процессор Core является изрядно переработанной версией не менее удачного процессора Pentium M, который был основой платформы Intel Centrino. Сам Pentium M мало связан с Pentium 4, а представляет собой продолжение Pentium III, адаптированный под актуальные потребности, – с широкой шиной, поддержкой новых наборов 

инструкций и направленностью на минимальное энергопотребление. Таким образом, можно построить следующий эволюционный ряд:

Pentium Pro

Pentium II

Pentium III

Pentium M

Core

Core 2

Таблица 6.


Pentium 4, был основан на архитектура NetBurst, который провел на рынке 6 лет (для сравнения: Pentium, Pentium II и Pentium III существовали на рынке в сумме чуть более 7 лет).

Intel Core 2 – процессор двухъядерный. Поэтому в первую очередь следует отметить кардинально изменившуюся по сравнению с Pentium D идеологию. Теперь вместо двух практически самостоятельных процессоров в одном сокете, как и в первом Core Duo, используется общий кэш второго уровня, к которому оба ядра имеют равноправный доступ. Объём кэш-памяти увеличен до 4 Мбайт.

Кроме того, в Core 2 Duo реализованы следующие технологии:

Наиболее важно по сравнению с Core Duo следующее: увеличение скорости исполнения инструкций, оптимизация работы с памятью, введение поддержки 64-разрядных вычислений и, наконец, нового набора инструкций SSE4.

Как результат – большая эффективность даже при равной тактовой частоте. А учитывая, что перед настольными процессорами не стоит задача обеспечить минимальное энергопотребление и, следовательно, можно использовать более высокие частоты, чем те, на которых работают мобильные процессоры, несложно догадаться, что Core 2 на ядре Conroe заметно превосходит по производительности Core на ядре Yonah.

1.2.2.1. Улучшения в энергопотреблении:

1.2.2.1.1. Использование техпроцесса 65 нм. Что выгодно отличает Core 2 от конкурирующих AMD Athlon.

1.2.2.1.2. Поддержка технологии Intel Enhanced SpeedStep – динамическое изменение тактовой частоты процессора в зависимости от текущих потребностей в вычислительной мощности.

1.2.2.1.3. Технология Ultra Fine Grained Power Control – возможность выключения тех блоков процессора, которые в данный момент не используются.

1.2.2.1.4. Снижение разрядности шины. В «лёгких» режимах львиная доля пропускной способности шин не используется, поэтому разрядность их можно снизить без ущерба для текущих потребностей в производительности.



В результате получился самый «холодный» двухъядерный процессор из тех, что используются в настольных компьютерах.

Процессор

Техпроцесс

TDP

Core 2 Extreme X6800

65 нм

75 Вт

Core 2 Duo E6700

65 нм

65 Вт

Pentium D 950

65 нм

115 Вт

Pentium D 840

90 нм

130 Вт

Athlon 64 FX-62

91 нм

125 Вт

Процессор

Площадь кристалла

Число транзисторов

Core 2 E6600/E6700/X6800

143 мм2

291 млн

Core 2 Duo E6300/E6400

111 мм2

167 млн

Pentium D 900

280 мм2

376 млн

Athlon 64 FX-62

230 мм2

227 млн

Таблица 7.




Рисунок 5.

Конец формы
^

1.2.2.2. Основополагающие формулы, определяющие эффективность современной процессорной архитектуры.

1.2.2.2.1. Метод разработки эффективных процессорных микроархитектур.


Как известно, несколько лет назад компания Intel отказалась от "гонки мегагерцев" и взяла курс на разработку эффективных процессорных микроархитектур с экономным энергопотреблением. А в этом свете максимальная эффективность работы процессора напрямую зависит не столько от тактовой частоты, сколько от количества инструкций, выполняемых за один такт. Иными 

словами, тактовая частота процессора – лишь один из множителей в простой формуле:

[Производительность] = [Тактовая частота] x [Количество инструкций, выполняемых за один такт]

Таким образом, на практике совсем не обязательно "гнать частоту", есть множество других эффективных способов значительно поднять производительность. Одно из подмножеств таких способов в частности - столь популярное нынче использование многоядерности.

Рисунок 6.


1.2.2.2.2. Метод снижения количества инструкций.

Другим весьма эффективным способом повышения одного из множителей выше приведённой формулы расчёта производительности можно назвать метод снижения количества инструкций, необходимых для исполнения той или иной задачи, иными словами, оптимизация потока команд. Нагляднейший пример тому – SIMD-команды (single instruction multiple data) MMX, используемые Intel в виде целочисленных 64-битных SIMD инструкций с 1996 года, начиная чипами Pentium с поддержкой MMX, а также представленные чуть позже 128-битные SIMD инструкции с плавающей запятой и одинарной точностью, впервые представленные пакетом SIMD-расширений SSE в чипе Pentium III и дополненные впоследствии наборами SSE2 и SSE3.

1.2.2.2.3. Метод микрослияния команд.

Ещё один яркий пример технологии оптимизации потока команд – так называемая технология микрослияния команд (microfusion), в результате чего несколько внутренних микроопераций (micro-ops) процессора могут быть скомбинированы в одну микрооперацию, чем также значительно сокращается общее количество микроопераций для выполнения конкретной задачи.



1.2.2.2.4. Метод оптимальной производительности.

В то же время нынешняя индустриальная установка на выпуск экономичных процессоров требует других расчётов. Таким образом, появляется понятие оптимальной производительности, отражающее количество энергии, затрачиваемое процессором на выполнение той или иной задачи. Получается, что энергопотребление можно оценить как произведение динамической ёмкости (соотношение электростатического заряда проводника к разнице потенциалов между проводниками, обеспечивающими этот заряд) на эффективность исполнения инструкций за такт, квадрат напряжения питания и тактовую частоту:

[Энергопотребление] = [Динамическая ёмкость] x [Напряжение] x [Напряжение] x [Тактовая частота]

Соотнося это уравнение расчёта энергопотребления с предыдущей формулой, разработчики процессоров могут взвешенно подойти к оценке оптимального баланса между эффективностью количества выполняемых за такт инструкций, динамической ёмкости с одной стороны, подходящего напряжения питания ядра и буферных цепей в связке с тактовой частотой чипа с другой стороны, таким образом можно достичь оптимальной производительности и эффективного энергопотребления.
^

Рисунок 7.




Рисунок 8.

1.2.3. Основные особенности архитектуры Intel Core.


Достаточно точная и подробная информация о внутреннем строении нового поколения процессоров Intel для настольных ПК, была представлена в дни весенних форумов Intel для разработчиков - Intel Developer Forum, в том числе, в дни Московского IDF Spring 2006. Именно тогда впервые было чётко сказано, что Intel планирует начать поставки процессоров на базе архитектуры Intel Core с нормами 65 нм техпроцесса уже в третьем квартале 2006 года. Именно тогда также точно стало известно, что новая архитектура станет основой для процессоров всех сегментов рынка – настольных ПК (Conroe), мобильных ПК (Merom) и серверов (Woodcrest).

Рисунок 9.



Новые чипы на базе архитектуры Intel Core обещают значительный прирост производительности - от 40% для Conroe до 80% для Woodсrest, при одновременном снижении энергопотребления на 35-40%.

Новая процессорная архитектура наследует философию эффективного энергопотребления, впервые реализованную в процессорах Intel Pentium M для мобильных ПК с рабочим названием Banias. В новом поколении возможности процессоров улучшены не только благодаря совершенно новым технологиям, но также за счет использования наработок, с успехом применявшихся в чипах с архитектурой Intel NetBurst. И всё же ключевая роль отводится инновациям, впервые реализованным в новом поколении процессорной архитектуры Intel:

  • Технология Intel Wide Dynamic Execution призвана обеспечить выполнение большего количества команд за каждый такт, повышая эффективность выполнения приложений и сокращая энергопотребление. Каждое ядро процессора, поддерживающего эту технологию, теперь может выполнять до четырех инструкций одновременно с помощью 14-стадийного конвейера.

Технология Intel Intelligent Power Capability, активируя отдельные узлы чипа только по мере необходимости, значительно снижает энергопотребление системы в целом.

Технология Intel Advanced Smart Cache подразумевает наличие общей для всех ядер кэш-памяти L2, совместное использование которой снижает энергопотребление и повышает производительность. При этом, по мере необходимости, одно из ядер процессора может использовать весь объём кэш-памяти при динамическом отключении другого ядра.

Технология Intel Smart Memory Access повышает 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.

1.2.3.1. Intel Wide Dynamic Execution
Рисунок 10.



Под технологией Intel Wide Dynamic Execution подразумевается комплекс новшеств – расширенный анализ данных, спекулятивное, внеочередное исполнение команд и т.п., впервые реализованный Intel в архитектуре P6, использовавшийся в процессорах Pentium Pro, Pentium II и Pentium III. В архитектуре Intel NetBurst для этих целей использовался модуль Advanced Dynamic Execution, обеспечивавший загрузку исполнительных модулей процессора и обладающий улучшенным алгоритмом предсказания ветвлений для снижения количества неверных предсказаний ветвлений.

На уровне архитектуры Intel Core всё это объединено в расширенный комплекс технологий под названием Intel Wide Dynamic Execution, позволяющий обеспечить исполнение большего количества команд за один такт, благодаря чему экономится время и энергия.
Рисунок 11.

Теперь каждое ядро процессора позволяет единовременно обрабатывать не три, как в архитектуре Intel NetBurst, а до четырёх команд, что выражается в 33% приросте по сравнению с предыдущими поколениями. Среди дополнительных функций, реализованных в комплексе технологий Intel Wide Dynamic Execution, также стоит упомянуть более точное предсказание ветвлений и более глубокое буферирование команд, придающее дополнительную гибкость процессу исполнения.

Наряду с этим Intel Wide Dynamic Execution подразумевает эффективное использование технологии макро-слияния - Macro-Fusion (Macro-OPs Fusion), объединяющей микро- и макрооперации в единые исполняемые макрооперации. Если в предыдущих поколениях процессоров Intel каждая входящая инструкция декодировалась и исполнялась отдельно, то теперь использование принципа макро-слияния в процессе декодирования команд позволяет объединять пары некоторых инструкций в единую внутреннюю инструкцию-микрооперацию (micro-op).


Рисунок 12.

Исполнение двух инструкций под видом единой микрооперации позволяет снизить суммарную загрузку процессора и увеличить количество инструкций, обрабатываемых за один такт. Более того, арифметико-логические блоки (ALU, Arithmetic Logic Unit), используемые в процессорах с микроархитектурой Intel Core, также доработаны с расчётом обработки объединённых в макрооперации команд, что также отражается на общем снижении энергопотребления чипа.


Рисунок 13.



Таким образом, по данным Intel, в общем случае удаётся снизить нагрузку операций до 15% и сократить число микроопераций до 10%. Как видно на иллюстрации ниже, модули префетча (предварительной выборки) подготавливают ряд x86 команд, при этом до пяти из них могут одновременно обрабатываться четырьмя блоками декодирования. В случае возможности слияния двух команд (Macro-Fusion), появляется фактическая возможность параллельной обработки пяти инструкций за такт (единовременно может образовываться не более одной макрокоманды).
1.2.3.2. Intel Intelligent Power Capability.

Другая инновация под сводным названием Intel Intelligent Power Capability представляет собой комплекс мер, направленных на снижение энергопотребления чипа и оптимизации общих конструктивных требований. Технологии, координирующие потребление энергии всеми исполнительными узлами процессора, включают в себя расширенные и оптимизированные по времени выборки данных функции слежения за загруженностью тех или иных логических цепей.
Рисунок 14.
Что важно отметить, в архитектуре Intel Core снижение нагрузки производится не отключением неиспользуемых цепей, напротив – следящая логика Intel Intelligent Power Capability включает необходимые логические подсистемы процессора по мере их востребованности. В дополнение к этому многие внутренние шины и массивы логических узлов процессора теперь разнесены и запитываются через отдельные ключи, что позволило переводить их при обработке некоторых видов данных в дополнительный экономичный режим энергопотребления.

Основной задачей при реализации такой "точечной", адресной схемы питания было добиться быстрой реакции системы, например, при возвращении в режим полной мощности. В результате взвешенный подход при реализации возможностей Intel Intelligent Power Capability позволил добиться дополнительного снижения энергопотребления без ущерба для быстроты реагирования системы и повысить суммарную энергетическую оптимизацию архитектуры Intel Core.




Рисунок 15.

Рисунок 16.





Рисунок 17.

1.2.3.3.Intel Advanced Smart Cache.

В новой архитектуре Intel Core реализована весьма и весьма эффективная модель совместного использования ядрами процессора общего кэша L2. Технология Intel Advanced Smart Cache оптимизирована таким образом, чтобы каждое ядро двухъядерного процессора могло получать доступ данным с максимальной эффективностью.

Не все современные многоядерные процессоры обладают возможностью распределения доступа к общей кэш-памяти L2. На практике это означает, что каждое ядро вынуждено оперировать с одинаковыми данными, расположенными в собственном кэше L2. Более того, простой одного из ядер при использовании раздельной схемы использования кэша L2 автоматически обозначает простой кэш-памяти L2 этого ядра, то есть, недостаточно эффективное использование ресурсов – в то время, как второе ядро, вполне возможно, "захлёбывается" без дополнительных ресурсов кэша L2.

В случае архитектуры Intel Core, когда оба ядра имеют доступ к единому кэшу L2 и обладают возможностью динамического – до 100%! - перераспределения ресурсов кэша L2 в свою пользу в зависимости от текущей загрузки, технология Multi-Core Optimized Cache позволяет добиться оптимального использования ресурсов подсистемы кэш-памяти. Дополнительный плюс Multi-Core Optimized Cache – более быстрая выборка данных из кэша.


Рисунок 18.

1.2.3.4. Intel Smart Memory Access.

Рисунок 19.

Технология под названием Intel Smart Memory Access, то есть, "интеллектуальный доступ к памяти", позволяет повысить производительность системы с помощью оптимизации производительности при обмене данными с подсистемой памяти при общем снижении задержек доступа к памяти.


Рисунок 20.

Совершенно новая функция, впервые реализованная при разработке технологии Intel Smart Memory Access, называется достаточно сложным для произношения термином Memory Disambiguation, что на русский язык можно перевести примерно как "устранение противоречий при доступе к памяти". На деле функция Memory Disambiguation обладает возможностью увеличить эффективность out-of-order обработки данных, обеспечивая ядра процессора спекулятивной выборкой данных для исполнения инструкций - до того, как будет исполнен ряд ранее поставленных в очередь на исполнение инструкций.

Обычно, когда out-of-order процессор переупорядочивает инструкции, он не может переставить Load до Store, поскольку ещё нет информации о расположении соответствующих данных. В случае использования принципа Memory Disambiguation, устранение противоречий производится с помощью специальных алгоритмов, определяющих, может ли команда Load быть исполнена до предшествующего Store, и в случае положительного результата очерёдность может быть изменена для достижения лучшего распараллеливания процесса обработки инструкций. В тех редких случаях, когда это невозможно, технология определяет конфликт, перезагружает, корректные данные и повторно исполняет инструкцию.


Рисунок 21.

Наряду с Memory Disambiguation технология Intel Smart Memory Access также включает в себя усовершенствованные узлы префетча, "предсказывающие" содержимое памяти и, будучи помещёнными в кэше, оперативно используемые при нужде. Разумеется, увеличение загрузок из кэша против выборки из системной памяти положительно сказывается на снижении задержек и улучшении производительности.

Рисунок 22.

Архитектура Intel Core предусматривает наличие двух узлов префетча на каждый кэш L1 и два на кэш L2, они детектируют потоки и совместно распределяют доступ, что позволяет добиться своевременного размещения данных в кэше L1. 

Префетчеры кэша L2 анализируют обращения ядер и обеспечивают наличие данных в кэше L2, которые могут понадобиться ядрам в перспективе.

Рисунок 23.

1.2.3.5. Intel Advanced Digital Media Boost.

Рисунок 24.

Термином Intel Advanced Digital Media Boost названа функция, повышающая производительность процессора при исполнении инструкций SSE. Оба класса операций - 128-битные целочисленные арифметические SIMD и 128-битные SIMD с плавающей запятой и двойной точностью призваны уменьшить общее количество инструкций, необходимых для исполнения специфических программных задач, они позволяют ускорить работу множества приложений класса обработки видео и фото, распознавания речи, шифрования, финансовых, инженерных и научных расчётов.



Рисунок 25.

Во многих процессорах предыдущих поколений обработку каждой 128-битной инструкции SSE, SSE2 и SSE3 можно рассматривать как одну инструкцию, исполняемую за два такта. Благодаря технологии Intel Advanced Digital Media Boost исполнение таких 128-битных инструкций стало возможно на пиковой скорости за один такт. Особенно эффективно использование технологии Intel Advanced Digital Media Boost в случае обработки мультимедийного контента вроде графики, видео, аудио и других данных с интенсивным использованием SSE, SSE2 и SSE3.
Рисунок 26.

1.2.4. Перспективы развития микроархитектуры Intel Core.

Вот, весь ряд основных усовершенствований, реализованных в новой микроархитектуре Intel Core с многоядерной оптимизацией. Каждая из этих технологий по отдельности способна значительным образом повысить эффективность процессора, а все вместе они значительная сила для установления новых стандартов производительности в сочетании с экономным энергопотреблением.



Рисунок 27.

Таким образом, новая микроархитектура Intel Core задействовала все плюсы, уже реализованные в первых поколениях мобильных процессоров Intel Pentium M, взяла всё самое лучшее из наработок архитектуры Intel NetBurst, и, в дополнение, обогатилась самыми свежими инновационными идеями разработчиков.

Архитектура Intel Core будет реализована в конкретных розничных продуктах для различных сегментов рынка уже во втором полугодии 2006. Процессоры с рабочим названием Conroe для рынка настольных ПК ожидаются раньше всех. Очевидно, что экономичные чипы нового поколения позволят системным интеграторам заняться разработкой нового поколения тихих, тонких и производительных ПК в совершенно неожиданных форм-факторах.

Рисунок 28.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Пакет прикладных программ Microsoft Office позволил выполнить работу по составлению текстовых документов, содержащих таблицы, рисунки, диаграммы и формулы, на темы «Логические основы ЭВМ» и «Процессоры Intel Core 2 Duo», используя текстовый редактор word, а также произвести обработку результатов измерений в программе MS Office Excel.
^



БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.

1)Логические основы ЭВМ Электронная энциклопедия. – http :// Hotlog.ru

2)Лекция № 4, тема: Логические основы ЭВМ Документ Word

^

3) Владимир Романченко. Эволюция многоядерной процессорной архитектуры Intel Core: Conroe, Kentsfield. – http :// www.3dnews.ru/cpu/newcore conroe/

4) Владимир Романченко, Андрей Кузин, Дмитрий Софронов. Процессоры Core 2 Duo: шок и трепет. – http :// www.3dnews.ru/cpu / core 2 duo/ index/

^

5) Алексей Дрожжин. Conroe Всемогущий: тестируем процессоры Core 2 Duo

http :// www.Ferra.ru/online/processors/s26528/page-1/

6)www.Flash Computers.ru/catalog/rubric/ Intel Core 2 Duo E7300 (2.66GHz) 3MB 1066MHz LGA775 OEM




Скачать файл (1414.8 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru