Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Тернопільський національний економічний університет
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Комп'ютерна інженерія
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2012
Тип роботи:
Звіт про виконання лабораторної роботи
Предмет:
Інформаційні технології
Група:
КСМ
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
Тернопільський національний економічний університет
Факультет комп’ютерних інформаційних технологій
Кафедра комп’ютерної інженерії
ЗВІТ ПРО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ №1
З ДИСЦИПЛІНИ «КОМП'ЮТЕРНІ СИСТЕМИ»
студент групи КСМ-42
Ласков В.В.
перевірив
Ляпандра А.С.
2012
Тема: Архітектура процесорів.
Мета роботи.
Знати основні принципи побудови сучасних мікропроцесорів
Уміти визначати основні характеристики процесорів
Навчитись порівнювати характеристики та розпізнавати маркування процесорів різних фірм виробників.
Короткі теоретичні відомості.
Мікропроцесор, або центральний процесор — CPU (CentralProcessingUnit) виконує обчислення і обробку даних (за винятком деяких математичних операцій, здійснюваних в комп'ютерах, що мають співпроцесор) і, як правило, є найдорожчою мікросхемою комп'ютера. У всіх PC-сумісних комп'ютерах використовуються процесори, сумісні з сімейством мікросхем Intel, але випускаються і проектуються вони як самою Intel, так і компаніями AMD, Cyrix, IDT і Rise Technologies.
Процесори можна класифікувати за двома основними параметрами: розрядністю та швидкодією. У процесор входить три важливі пристрої, основною характеристикою яких є розрядність: шина введення і виведення даних; внутрішні регістри; шина адреси пам'яті. Всі 32-розрядні і пізніші процесори Intel, починаючи з 386-го, можуть виконувати програми в декількох режимах. Режими процесора призначені для виконання програм в різних середовищах; у різних режимах можливості чіпа неоднакові, тому що команди виконуються по-різному. Залежно від режиму процесора змінюється схема управління пам'яттю системи і задачами.
Процесори можуть працювати в трьох основних режимах: реальному, захищеному і віртуальному реальному режимі (реальному усередині захищеного).
Швидкодія комп'ютера багато в чому залежить від тактової частоти, звичайно вимірюваної в мегагерцах (МГц). Вона визначається параметрами кварцового резонатора, що є кристалом кварцу. Процесори, починаючи з 486DX2, працюють на тактовій частоті, яка дорівнює добутку коефіцієнту деякого множника і тактової частоти системної плати. У сучасних комп'ютерах використовується генератор змінної частоти, звичайно розташований на системній платі; він генерує опорну частоту для системної плати і процесора. На більшості системної плат можна встановити декілька.
Кеш-пам'ять – це швидкодіючий буфер пам'яті, що використовується для тимчасового зберігання даних, які можуть бути необхідні процесору в певний момент роботи. Це дозволяє отримувати необхідні дані швидше, ніж при зчитуванні їх з оперативної пам'яті. Однією з додаткових властивостей, що відрізняють кеш-пам'ять від звичайного буфера, є вбудовані логічні функції.
Виконання роботи:
Загальна характеристика процесорів Zacate (варіант № 3)
Процесори під кодовою назвою Zacate, як і Ontario входять до першої хвилі гібридних чіпів компанії AMD на так званій платформі Brazos, але Zacate призначені для продуктивніших, тобто таких, які більше підходять для мультимедійного використання систем. Більше того, AMD намагається виставити їх проти найекономічніших процесорів Intel CULV, але тільки на бюджетному фронті.
На даний момент лінійка включає всього три моделі - одноядерний AMD E-240 на частоті 1,5 ГГц, двоядерний AMD E-350 на частоті 1,6 ГГц і двоядерний AMD E-450 на частоті 1,66 ГГц.
/
Мікроархітектура Bobcat
Економічні процесори компанії AMD з кодовими іменем Zacate базуються на принципово нових обчислювальних ядрах з мікроархітектурою Bobcat. Головна мета, яку ставили перед собою інженери AMD при розробці цієї мікроархітектури, полягала в максимально можливому зниженні енергоспоживання. Процесори, засновані на Bobcat, за задумом розробників, повинні використовуватися там, де типові величини енергоспоживання процесорного ядра лежать в діапазоні 1-10 Вт
Не дивно, що у Bobcat мало спільного з добре знайомою мікроархітектури Stars. Як і інженерам Intel, які спроектували Atom, розробникам AMD довелося відмовитися від багаторічного спадщини компанії і задуматися про серйозне усіканні мікроархітектури, направленому на зниження енергоспоживання. І те, що вийшло в результаті - більше схоже на AMD К6, ніж на сучасний процесор Phenom.
Однак Bobcat зберегла основну рису сучасних мікроархітектур - вона передбачає позачергове виконання. У цьому і полягає основна відмінність підходу AMD - процесори Intel Atom в цілях економії енергії позбавлені можливості позачергового виконання команд. Проблему ж більш щільного завантаження виконавчих пристроїв Intel вирішила технологією Hyper-Threading, що дозволяє одночасне виконання двох потоків на одному ядрі. У AMD натомість у розпорядженні немає аналогів цієї технології, тому в процесорі залишився класичний планувальник, який відповідає за перевпорядкування команд. Однак при цьому в Bobcat при зміні порядку проходження інструкцій використовується фізичний регістровий файл, що зберігає посилання на вміст регістрів і виключає необхідність постійних пересилань даних усередині процесора при перестановках в порядку проходження інструкцій. Схожий підхід застосував Intel у процесорах Sandy Bridge - фізичний регістровий файл суттєво зменшує необхідність пересилань даних усередині процесора та економить енергію, але збільшує довжину виконавчого конвеєра, який у Bobcat має протяжність 15 стадій.
Звісно, нікуди не подівся і блок прогнозування розгалужень від успішності роботи якого багато в чому залежить економічність роботи процесора в цілому. Інженери AMD приділили велику увагу черговому вдосконаленню цього блоку. У Bobcat він здатний прогнозувати до двох переходів за такт і здатний обробляти непрямі переходи і переходи по інструкціях повернення.
В цілому, мікроархітектура Bobcat передбачає одночасне виконання до двох x86 інструкцій (в тому числі і 64-бітових). Звичайно, процесор оперує внутрішніми мікрокомандами, але статистично до 89% x86 інструкцій перетворюються декодером Brazos в одну симетричну мікрокоманду. Лише 10% інструкцій декодується в пару мікрокоманд, а як кілька пов'язаних мікрооперацій представляється не більше 1% вхідних x86 команд. Тому обробка двох х86-команд за такт для Bobcat цілком реальна. Це дає ключ до розуміння того, який рівень продуктивності можна чекати від цієї мікроархітектури - на однаковій тактовій частоті вона теоретично в півтора рази повільніша, ніж мікроархітектура Stars (K10).
Враховуючи націленість на обробку пар інструкцій за такт, Bobcat має пару цілочисельних виконавчих блоків, пару портів для роботи з даними і два 64-бітових речово-чисельних конвеєри (на які лягають і операції цілочисельного множення). В результаті, процесори, засновані на Bobcat, підтримують SIMD-розширення аж до SSSE3 і SSE4A. Однак у нових економічних процесорах AMD відмовилася від підтримки власних наборів 3DNow!. Природно, немає в Bobcat і підтримки сучасних наборів типу AESNI або AVX.
Система кеш-пам'яті Bobcat складається з 64-кілобайтного кешу першого рівня, який ділиться навпіл на області для зберігання даних і інструкцій, та кеш-пам'яті другого рівня об'ємом 512 Кбайт, яка працює на половинній частоті решти ядра. L1 і L2 кеш є виділеними на кожне ядро, і в багатоядерних реалізаціях Bobcat ніякого кешу не передбачається.
Природно, чималу увагу в мікроархітектурі Bobcat приділено енергозберігаючим технологіям. Процесором підтримуються енергозберігаючі стани аж до C6, а також можливість відключення живлення частин L2 кешу при їх неактивності.
Платформа Brazos
Платформа Brazos, яка за задумом компанії AMD має стати основою компактних і економічних систем, включає в себе енергоефективний процесор з мікроархітектурою Bobcat і вбудованим графічним ядром та високоінтегровану материнську плату, засновану на сумісному із цим CPU набором системної логіки.
На даний момент у якості процесорів для Brazos AMD пропонує продукти з кодовим іменем Zacate. Його тепловий пакет встановлений в 18 Вт, і йому відводиться роль у неттопах і десктопах початкового рівня і навіть в недорогих ноутбуках.
/
Даний тип процесорів об'єднує в собі два обчислювальних ядра Bobcat і графічне ядро класу Mobility Radeon HD 6000, сумісний з DirectX 11. Наявність сучасної графіки - одна з головних відмінностей економічних процесорів AMD від конкуруючих Intel Atom. Також процесори Zacate мають вбудований контроллер пам'яті, в цілях економії підтримує одноканальну DDR3-1067 SDRAM, і контролер шини PCIe 2.0 x4. Всі перераховані компоненти розташовуються на єдиному напівпровідниковому кристалі, виробленому за технологією 40 нм на заводах TSMC.
Завдяки тому, що процесорні ядра з мікроархітектурою Bobcat відрізняються компактністю, та й просто тому, що при проектуванні Zacate економічність і висока рентабельність ставилася в главу кута, напівпровідниковий кристал вийшов дуже невеликим - його площа складає всього 75 кв. мм. Для порівняння - це навіть менше площі процесорів Atom з ядром Pineview, тобто виробництво Zacate повинно обходитися AMD досить дешево.
Незважаючи на це інженерам AMD вдалося забезпечити свої Zacate цілком повноцінною версією відеоядра Cedar, яка складається з двох SIMD-блоків, що містять по 40 потокових процесорів, а також оснащена вісьмома блоками растрових операцій. Крім того, чималу увагу приділено і мультимедійним можливостям - всередині графічного ядра присутній блок UVD (unified video decoder) третього покоління, призначений для апаратного декодування відеоконтенту в форматах MPEG-2, VC-1 і H.264. Таким чином, можна говорити про те, що всередині Zacate знаходиться аналог Radeon HD 5450, причому з підтримкою DirectX 11.
Наявність у складі економічних процесорів потужного графічного ядра дає AMD підстави називати Zacate не CPU, а новим спеціальним терміном APU (Accelerated Processing Units). Ідея цього перейменування в тому, щоб додатково вказати на сумісність графічного ядра з програмними інтерфейсами OpenCL і DirectCompute, а також на наявність у ньому апаратного блоку декодування HD відеоконтенту UVD3. Все це дозволяє графічному ядру в спеціально оптимізованих додатках брати на себе частину традиційно процесорної роботи і розвантажувати обчислювальні ядра, додатково підвищуючи швидкодію системи.
Характеристики процесорів Zacate абсолютно однозначно пояснюють, чому AMD робить такий наголос на тому, що це саме APU, а не традиційні CPU. Графічне ядро, вбудоване в них, непропорційно могутніше обчислювальних ядер. У той час як процесорна частина з мікроархітектурою Bobcat по своїй продуктивності подібна Atom, тобто, відверто слабка за сучасними мірками, графічне ядро Cedar з 80 шейдерними процесорами є чи не найпродуктивнішою вбудованою графікою на сьогоднішній день. Природно, в класичних 3D-задачах (наприклад, іграх) такий відеоприскорювач, що працює в парі з низькошвидкісним процесором, не потрібен, він просто не розкриє себе в повній мірі, а вузьким місцем стане продуктивність обчислювальних ядер. Розрахунок же робиться на те, що суперскалярне і володіюче непоганими ресурсами графічне ядро має сприяти процесорним ядрам в традиційних обчислювальних завданнях.
Звичайно, це вимагає подальшого розвитку концепції GPGPU і широкого розповсюдження програмного забезпечення, оптимізованого для виконання силами графічних ядер. Ця робота ведеться вже давно, а тепер, здається, з'являється надія на те, що таких додатків стане більше. На даний момент програм, «заточених» під APU компанії AMD, небагато, але в їх число вже входять не тільки звичні відеоплеєри та утиліти для перекодування відео. Оптимізовані для систем на базі Zacate інтернет-браузери наступного покоління (зокрема, Internet Explorer 9) або, наприклад, деякі офісні додатки (Power Point 2010). Іншими словами, концепція APU, яку сповідує AMD має шанс зробити низькошвидкісні процесори з мікроархітектурою Bobcat привабливими для кінцевих користувачів не тільки низькою ціною.
Крім APU платформа Brazos включає в себе чіп-компаньйон, який додає в рішеннях, що грунтуються на Zacate, підтримку зовнішніх інтерфейсів, необхідних для підключення периферії. Ця мікросхема називається Hudson FCH (Fusion Controller Hub) і в число її можливостей входить підтримка шести портів SATA 6 Гбіт / с (без підтримки RAID-масивів), чотирнадцяти портів USB 2.0, чотирьох ліній PCIe 2.0 і інтерфейсу HD Audio.
І знову AMD не випустила з уваги тепловиділення. Чіп Hudson досить простий, він виготовляється за 65-нм технологією, а його TDP встановлений в 4.7 Вт Це означає, що розрахункове тепловиділення всієї платформи Brazos в найпотужнішому варіанті, націленому на неттопи та швидкі нетбуки, складе не більше 23 Вт А це, між іншим, на 30% менше тепловиділення платформи ION другого покоління. Іншими словами, Brazos має всі шанси стати черговим «іоном»: мультимедійні можливості Zacate анітрохи не гірші, ніж у NVIDIA ION; обчислювальна продуктивність порівнювана зі швидкістю Intel Atom; а енергоспоживання і тепловиділення має вельми привабливі значення.
Рошифрування маркування процесора
AMD Fusion E-350 (Zacate): AMD – компанія-виробник;
Fusion– сімейство процесорів;
Zacate – кодова назва;
E – серія процесора;
350 – номер моделі процесора.
Висновки:
До появи платформи AMD Brazos і процесорів Zacate, побудованих на базі мікроархітектури Bobcat, можна ставитися по-різному. Наприклад, можна сказати, що AMD нарешті змогла випустити свій аналог Intel Atom, який, до речі, не може похвалитися ніякими особливими перевагами в плані продуктивності. Хоча завдяки позачерговому виконанню команд компанії AMD і вдалося одержати вищу однопоточну продуктивність, найчастіше в реальному житті старший з процесорів Zacate виступає всього лише на рівних з Intel Atom D525. Однак це - дуже поверхневе судження. Zacate- це не просто економічні CPU, схожі на Intel Atom. Це - високоінтегровані APU, які окрім традиційних обчислювальних x86-ядер містять також продуктивне і сучасне графічне ядро. На відміну від Atom, пропозиції AMD наділені принципово іншими властивостями. Наприклад, вони здатні при мінімальній участі процесорних ядер відтворювати відео високої роздільної здатності, швидко обробляти інтернет-сторінки на JavaScript і HTML5 або виконувати інші оптимізовані додатки, що перекладають частину навантаження на графічні потокові процесори. Враховуючи різносторонні можливості Zacate, платформу Brazos слід розглядати не як альтернативу Pine Trail, а як нову економічну мультимедійну платформу, якою, наприклад, є ION. При цьому, висловлюючись фігурально, Brazos можна співставити з неіснуючою платформою ION третього покоління, так як ION першого і другого поколінь новій платформі AMD багато в чому поступаються. Зокрема, графічне ядро яке увійшло в процесори Zacate пропонує вищу продуктивність, ніж графіка ION, і крім того, підтримує DirectX 11.
Додатки
7.1 Мікроархітектура Bobcat
/
Джерело: http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/processors/305 46
7.2 Вбудований контролер пам’яті
/
Джерело: http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/processors/305
46
7.3 Топологія процесора bobcat
/
Джерело: http://www.ixbt.com/cpu/amd-bobcat.shtml
7.4 Модельний ряд процесорів Zacate
/
Джерело: http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/processors/305
46
7.5 Гібридний центральний процесор APU
/
Джерело: http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/processors/305
46
7.6 Чіп-компаньйон Hudson FCH
/
Джерело: http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/processors/305
46
7.7 Зовнішнє ядро (Uncore) APU Zacate
/
Джерело: http://www.ixbt.com/cpu/amd-bobcat.shtml
7.8 Зображення x86-ядра bobcat
/
Джерело: http://www.ixbt.com/cpu/amd-bobcat.shtml
7.9 Зовнішній вигляд процесора AMD Zacate E-350 (вигляд зверху)
/
Джерело: http://www.ixbt.com/cpu/amd-bobcat.shtml
7.10 Зовнішній вигляд процесора AMD Zacate E-350 (вигляд знизу)
/
Джерело: http://forum.spark-media.ru/index.php?/topic/35784-%D0%B6%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BE-%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8-%D1%82%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%8B-%D1%81%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F/page__st__3699
7.11 Специфікації процесора AMD E-350 Zacate (мікроархітектура Bobcat)
Серія:
AMD
Код:
Zacate
Тактова частота:
1600 МГц
Кеш 1-го рівня:
128 Кб
Кеш 2-го рівня:
1024 Кб
Число ядер/потоків:
2 / 2
Максимальне
енергоспоживання (TDP):
18 Вт
Техпроцес:
40 нм
Сокет:
FT1 BGA 413-Ball
Додатково:
MMX (+), SSE (1,2,3,3S,4A, AMD-V)
64 Bit:
Частота графічного ядра
Контролер пам’яті
Підтримка пам’яті
Технологія виготовлення
Процесорне гніздо
підтримка 64 Bit
500 МГц
Одноканальний DDR3
DDR3-1067
40 нм
FT1 BGA
Дата виходу:
09.11.2010
Інтернет-джерела за темою «Мікроархітектура Bobcat»
Назва сторінки
Адреса
Опис
AMD Bobcat и
Bulldozer: долгожданные процессоры нового
дизайна x86
http://www.thg.ru/technews/20100824_152700.html
Дані з конференції HOT CHIPS-22
Обзор платформы AMD Brazos и процессора AMD E-350 (Zacate)
http://www.fcenter.ru/forprint.shtml?online/articles/hardware/processors/30546
Характеристика платформи AMD Brazos і процесора AMD E-350 (Zacate)
Микроархитектура AMD Bobcat и её реализация в платформе Brazos
http://www.ixbt.com/cpu/amd-bobcat.shtml
Опис мікроархітектури AMD Bobcat
Первые официальные подробности о Bulldozer и Bobcat
http://www.overclockers.ru/hardnews/38417/Pervye_oficialnye_podrobnosti_o_Bulldozer_i_Bobcat.html
Офіційні матеріали по Bobcat
AMD Brazos Platform and AMD E-350 (Zacate) CPU Review
http://www.xbitlabs.com/articles/cpu/display/amd-e-350.html
Огляд процесора Е-350 та платформи Brazos в цілому
Характеристики, тесты Zacate
http://www.nix.ru/support/compare_tables_builder.html?item[1]=1065
Повна характеристика процесорів Zacate
30.04.2013 14:04-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора