32. Организация прерываний вычисления в типовом процессоре.

Схема управления прерываниями обрабатывает поступающий на процессор запрос прерывания:

• сохраняет в стеке текущее состояния регистров процессора (СК, РП);

• по номеру запроса на прерывание передает управление программе обработки

прерывания (изменяет значение СК);

• по окончании обработки прерывания процессор восстанавливает из стека СК

и РП и возвращается к прерванной программе.

33. Фон-Неймановская и гарвардская архитектуры ЦВМ: отличия, особенности.

В современных ЦВМ несколько системных шин (3-5), связанных мостами.

2 вида системных шин:

• по Фон-Неймановской архитектуре ЦВМ (общая память программ и данных) –

общая шина данных для передачи и команд и данных (универсальные ЦВМ – эффективно распределяется память между программами и данными);

• по гарвардской архитектуре ЦВМ (общая память программ и данных) – 2 шины

данных: одна для передачи команд, другая для обмена операндами с памятью (используется в микроконтроллерах – у них программа жесткая, скорость вычислительного процесса выше из-за распараллеливания потоков команд и данных).

34. Поколения процессоров фирмы Intel: характеристики, отличия, основные тенденции.

35. Классификация современных процессоров.

Процессоры можно классифицировать, например, по следующим признакам:

1) По структурному исполнению:

• однокристальные – на одной микросхеме;

• секционные – мощность процессора определяется составом секций.

2) По функциональному составу системы команд:

• процессоры общего назначения (Intel, AMD);

• проблемно-ориентированные – например, секционные с программируемой логикой,

их структура формируется из секций, состав команд – записью микропрограммы,

тем самым такие процессоры оперативно формируются под решение конкретных

задач, проблем;

• специализированные:

  • сигнальные процессоры – для решения задач цифровой обработки сигналов

обработки звука, изображений, распознавания образов и т.д. характеризуется наличием ЦАП и АЦП, аппаратными средствами для выполнения операций с плавающей запятой, выполнения сложных специализированных вычислений, например, свертка, сложение с

умножением и др.;

• однокристальные микроконтроллеры – для управления объектами в

реальном времени; они, как правило, строятся по RISC-архитектуре; гарвардская структура; развитая периферия; состав команд предполагает много логических операций над прямо адресуемыми битами (MCS-51 фирм Intel, AnalogDevice);

3) По месту процессора в системе:

• центральный процессор (ЦП);

• сопроцессор (математический, на первых моделях Intel);

• периферийный процессор (видокарта, звуковая карта);

• канальный процессор (контроллер канала ввода/выводаяя, КПДП);

• процессорный элемент (ПЭ) многопроцессорной системы.

4) По организации операционного устройства (ОУ):

• с операционным устройством процедурного типа (I-процессоры, M-процессоры)

• с преимущественно микропрограммным правлением;

• процессоры с блочным операционным устройством;

• процессоры с конвейерным операционным устройством (последние два варианта

предусматривают аппаратную реализацию большинства операций ).

5) По организации обработки адресов:

• с общим операционным устройством;

• со специальным (адресным) операционным устройством.

6) По типу операндов:

• скалярный процессор;

• векторный процессор;

• с возможностью обработки и скалярных, и векторных данных.

7) По логике управления процессором:

• с жесткой логикой управления;

• с микропрограммным управлением.

8) По составу (полноте) системы команд:

• RISC (Reduced Instruction Set computer – компьютер с сокращенным набором

команд), например, процессоры серии Alpha, PowerPC; разновидностью RISC-

архитектуры является ARM-архитектура (Advanced Risc Machine)$

• CISC (Complete Instruction Set Computer– компьютер с полным набором команд) –

процессоры Intel;

• CISC-процессор с внутренними RISC-подобными инструкциями (RISC-ядро).

9) По организации управления потоком команд / способу загрузки исполни тельных

устройств:

• с последовательной обработкой команд;

• с конвейером команд;

• суперскалярные процессоры;

• процессоры VLIW-архитектуры – с длинным командным словом (Very Long

Instruction Word) – в одном командном слове (до 64 бит) фактически много команд

– одновременное распараллеливание выполнения;

• процессоры EPIC-ахитектуры (Explicitly Parallel Instruction Computing – явный

параллелизм выполнения команд) – компилятор указывает процессору какие

команды можно выполнять одновременно, аппаратно это предусмотрено

(отечественная ЭВМ Эльбрус-3 до 25 команд выполняет одновременно);

• процессоры MIPS-архитектуры (Microprocessor Without Interlocked Pipeline

Stages) – архитектура, устраняющая блокировки конвейера; и др.

10)По количеству ядер на одном кристалле:

• многоядерные процессоры – на кристалле расположены от десятков до сотен

относительно простых вычислительных ядер;

• мультиядерные процессоры – на кристалле относительно небольшое число

высокопроизводительных ядер (серия Intel Core).__