Архитектуры процессоров

Начиная с середины XX века — времени появления первых реальных вычислительных машин — научные идеи и технические решения в области электронно-вычислительной техники получили стремительное развитие.

На первом этапе развития ЭВМ предполагалось, что увеличение быстродействия связано, прежде всего, с развитием элементной базы процессоров. Действительно переход на транзисторы (в 50-е годы) и интегральные схемы (в конце 60-х годов) оправдывал эти предположения. Однако ряд научных идей, сформулированных еще в начале 60-х годов (стек, конвейер), показал разработчикам ЭВМ, что и организационные решения могут во многом определять характеристики вычислительных машин.

Архитектуры процессоров

Тем не менее, совершенствование элементной базы успешно продолжается и в настоящее время, достаточно проследить рост тактовой частоты процессоров персональных компьютеров за последние 10 лет.

Архитектуры процессоров

Одновременно с совершенствованием элементной базы развивались и научные идеи, связанные с логическим построением процессоров, способов организации выполнения последовательности операций, принципами управления ЭВМ — всего того, что впоследствии получило название архитектуры ЭВМ.

В рамках данного учебного пособия мы остановимся на изложении основных принципов и подходов к организации процессоров, оперативной памяти и системы ввода/вывода, ставящих своей целью повышение наблюдаемой производительности ЭВМ при фиксированной элементной базе.

Будут рассмотрены: фон Неймановская архитектура, стековые процессоры, конвейерная обработка команд и данных, машины потоков данных, процессор пересылок, RISC — процессоры и основы многопроцессорных систем.

Архитектуры оперативной памяти представлены в этом учебном пособии адресной организацией с использованием кэш-памяти и чередования адресов, и ассоциативным подходом к выборке данных.

Решения по организации ввода/вывода представлены классической канальной архитектурой, шинной организацией и идеей сквозной адресации па-
мяти.

Яндекс.Метрика