Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Мікроархітекту́ра (англ. microarchitecture; іноді скорочується до μarch або uarch) — це спосіб, яким така архітектура системи команд реалізована в процесорі. Кожна архітектура системи команд (АСК) може бути реалізована за допомогою різних мікроархітектур. Реалізації можуть змінюватись залежно від цілей даного дизайну або в результаті змін у технологіях. Архітектура комп'ютера є комбінацією мікроархітектури, мікрокода та АСК.
Зв'язок з мікрокодом та архітектурою системи команд
Архітектура системи команд — це приблизно те ж саме, що і модель програмування, з точки зору програміста мовою асемблера або творця компілятора. АСК, серед іншого, включає модель виконання, регістри процесора, формати адрес і даних, в той час, як мікроархітектура включає складові частини процесора і способи їх взаємозв'язку і взаємодії для реалізації АСК.
Однак у багатьох випадках робота елементів мікроархітектури контролюється мікрокодом, вбудованим в процесор. У разі наявності шару мікрокода в архітектурі процесора він виступає своєрідним інтерпретатором, перетворюючи команди рівня АСК в команди рівня мікроархітектури. При цьому різні системи команд можуть бути реалізовані на базі однієї мікроархітектури.
Мікроархітектура машини зазвичай представляється як більш-менш детальні діаграми, що описують взаємозв'язки різних мікроархітектурних елементів, які можуть бути чим завгодно: від окремих вентилів і регістрів до цілих АЛП і навіть більших елементів. На цих діаграмах зазвичай виділяють тракт даних (де розміщені дані) і тракт управління (який керує рухом даних).
Машини з різною мікроархітектурою можуть мати однакову АСК і, таким чином, бути придатними для виконання тих же програм. Нові мікроархітектури та/або схемотехнічні рішення разом з прогресом в напівпровідниковій промисловості є тим, що дозволяє новим поколінням процесорів досягати висщої продуктивності, використовуючи ту ж АСК.
Аспекти мікроархітектури
Конвеєрний тракт даних є найбільш широко використовуваним в сучасних мікроархітектурах. Ця техніка використовується в більшості сучасних мікропроцесорів, мікроконтролерів і цифрових сигнальних процесорів. Конвеєрна архітектура дозволяє декільком інструкціям перекриватися у виконанні, що нагадує складальну лінію. Конвеєр включає кілька різних стадій, вибір яких є фундаментальним при розробці мікроархітектури. Деякі з цих стадій включають вибір інструкцій, декодування інструкцій, виконання і запис результату. Деякі архітектури включають інші стадії, такі як доступ до пам'яті. Дизайн конвеєра — один з центральних питань проєктування мікроархітектури.
Пристрої виконання також є ключовими для мікроархітектури. Вони включають арифметико-логічні пристрої, пристрої обробки чисел з рухомою комою, пристрої вибірки та зберігання, прогнозування розгалуження, паралелізм на рівні даних (SIMD). Ці блоки виробляють операції або обчислення процесора. Вибір числа блоків виконання, їх затримок, пропускної здатності та способу з'єднання пам'яті з системою також є мікроархітектурними рішеннями.
Проєктні рішення рівня системи, такі як включати чи ні периферійні пристрої типу контролерів пам'яті, можуть вважатися частиною процесу розробки мікроархітектури, оскільки вони містять рішення за рівнем продуктивності та способам з'єднання цих периферійних пристроїв.
На відміну від архітектурного дизайну, де досягнення певного рівня продуктивності є головною метою, проєктування мікроархітектури приділяє більшу увагу іншим обмеженням. Оскільки дизайн мікроархітектури прямо впливає на те, що відбувається в системі, увага повинна бути приділена наступним проблемам:
- Площа / вартість чипа
- Споживання енергії
- Складність логіки
- Простота з'єднань
- Технологічність
- Простота налагодження
- Тестованість.
Концепції мікроархітектури
У загальному випадку, всі ЦПУ, одночипові мікропроцесори та багаточипові реалізації виконують програми, виробляючи наступні кроки:
- Читання інструкції та її декодування
- Пошук всіх пов'язаних даних, необхідних для обробки інструкції
- Обробка інструкції
- Запис результатів
Ця послідовність виглядає просто, але ускладнюється тим фактом, що ієрархія пам'яті (де розташовуються інструкції та дані), яка охоплює кеш, основну пам'ять та енергонезалежні пристрої зберігання, такі як жорсткі диски, завжди була повільніше самого процесора. Крок (2) часто привносить тривалі (за мірками ЦПУ) затримки, поки дані надходять з комп'ютерної шини. Значна частина досліджень присвячена розробкам, які дозволяють уникати таких затримок, наскільки це можливо. Протягом багатьох років головною метою було виконувати більше інструкцій паралельно, збільшуючи таким чином ефективну швидкість виконання програм. Ці зусилля викликають ускладнення логіки та структури схем. Спочатку ці техніки могли бути реалізовані тільки на дорогих мейнфреймах і суперкомп'ютерах внаслідок великого обсягу схем, необхідного для цього. У міру того, як напівпровідникова промисловість розвивалася, все більша кількість цих технік могло бути реалізовано в єдиному напівпровідниковому чипі.
Див. також
| Ця стаття не містить . (грудень 2013) |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Mikroarhitektu ra angl microarchitecture inodi skorochuyetsya do march abo uarch ce sposib yakim taka arhitektura sistemi komand realizovana v procesori Kozhna arhitektura sistemi komand ASK mozhe buti realizovana za dopomogoyu riznih mikroarhitektur Realizaciyi mozhut zminyuvatis zalezhno vid cilej danogo dizajnu abo v rezultati zmin u tehnologiyah Arhitektura komp yutera ye kombinaciyeyu mikroarhitekturi mikrokoda ta ASK Zv yazok z mikrokodom ta arhitekturoyu sistemi komandArhitektura sistemi komand ce priblizno te zh same sho i model programuvannya z tochki zoru programista movoyu asemblera abo tvorcya kompilyatora ASK sered inshogo vklyuchaye model vikonannya registri procesora formati adres i danih v toj chas yak mikroarhitektura vklyuchaye skladovi chastini procesora i sposobi yih vzayemozv yazku i vzayemodiyi dlya realizaciyi ASK Odnak u bagatoh vipadkah robota elementiv mikroarhitekturi kontrolyuyetsya mikrokodom vbudovanim v procesor U razi nayavnosti sharu mikrokoda v arhitekturi procesora vin vistupaye svoyeridnim interpretatorom peretvoryuyuchi komandi rivnya ASK v komandi rivnya mikroarhitekturi Pri comu rizni sistemi komand mozhut buti realizovani na bazi odniyeyi mikroarhitekturi Mikroarhitektura mashini zazvichaj predstavlyayetsya yak bilsh mensh detalni diagrami sho opisuyut vzayemozv yazki riznih mikroarhitekturnih elementiv yaki mozhut buti chim zavgodno vid okremih ventiliv i registriv do cilih ALP i navit bilshih elementiv Na cih diagramah zazvichaj vidilyayut trakt danih de rozmisheni dani i trakt upravlinnya yakij keruye ruhom danih Mashini z riznoyu mikroarhitekturoyu mozhut mati odnakovu ASK i takim chinom buti pridatnimi dlya vikonannya tih zhe program Novi mikroarhitekturi ta abo shemotehnichni rishennya razom z progresom v napivprovidnikovij promislovosti ye tim sho dozvolyaye novim pokolinnyam procesoriv dosyagati visshoyi produktivnosti vikoristovuyuchi tu zh ASK Aspekti mikroarhitekturiKonveyernij trakt danih ye najbilsh shiroko vikoristovuvanim v suchasnih mikroarhitekturah Cya tehnika vikoristovuyetsya v bilshosti suchasnih mikroprocesoriv mikrokontroleriv i cifrovih signalnih procesoriv Konveyerna arhitektura dozvolyaye dekilkom instrukciyam perekrivatisya u vikonanni sho nagaduye skladalnu liniyu Konveyer vklyuchaye kilka riznih stadij vibir yakih ye fundamentalnim pri rozrobci mikroarhitekturi Deyaki z cih stadij vklyuchayut vibir instrukcij dekoduvannya instrukcij vikonannya i zapis rezultatu Deyaki arhitekturi vklyuchayut inshi stadiyi taki yak dostup do pam yati Dizajn konveyera odin z centralnih pitan proyektuvannya mikroarhitekturi Pristroyi vikonannya takozh ye klyuchovimi dlya mikroarhitekturi Voni vklyuchayut arifmetiko logichni pristroyi pristroyi obrobki chisel z ruhomoyu komoyu pristroyi vibirki ta zberigannya prognozuvannya rozgaluzhennya paralelizm na rivni danih SIMD Ci bloki viroblyayut operaciyi abo obchislennya procesora Vibir chisla blokiv vikonannya yih zatrimok propusknoyi zdatnosti ta sposobu z yednannya pam yati z sistemoyu takozh ye mikroarhitekturnimi rishennyami Proyektni rishennya rivnya sistemi taki yak vklyuchati chi ni periferijni pristroyi tipu kontroleriv pam yati mozhut vvazhatisya chastinoyu procesu rozrobki mikroarhitekturi oskilki voni mistyat rishennya za rivnem produktivnosti ta sposobam z yednannya cih periferijnih pristroyiv Na vidminu vid arhitekturnogo dizajnu de dosyagnennya pevnogo rivnya produktivnosti ye golovnoyu metoyu proyektuvannya mikroarhitekturi pridilyaye bilshu uvagu inshim obmezhennyam Oskilki dizajn mikroarhitekturi pryamo vplivaye na te sho vidbuvayetsya v sistemi uvaga povinna buti pridilena nastupnim problemam Plosha vartist chipa Spozhivannya energiyi Skladnist logiki Prostota z yednan Tehnologichnist Prostota nalagodzhennya Testovanist Koncepciyi mikroarhitekturiU zagalnomu vipadku vsi CPU odnochipovi mikroprocesori ta bagatochipovi realizaciyi vikonuyut programi viroblyayuchi nastupni kroki Chitannya instrukciyi ta yiyi dekoduvannya Poshuk vsih pov yazanih danih neobhidnih dlya obrobki instrukciyi Obrobka instrukciyi Zapis rezultativ Cya poslidovnist viglyadaye prosto ale uskladnyuyetsya tim faktom sho iyerarhiya pam yati de roztashovuyutsya instrukciyi ta dani yaka ohoplyuye kesh osnovnu pam yat ta energonezalezhni pristroyi zberigannya taki yak zhorstki diski zavzhdi bula povilnishe samogo procesora Krok 2 chasto privnosit trivali za mirkami CPU zatrimki poki dani nadhodyat z komp yuternoyi shini Znachna chastina doslidzhen prisvyachena rozrobkam yaki dozvolyayut unikati takih zatrimok naskilki ce mozhlivo Protyagom bagatoh rokiv golovnoyu metoyu bulo vikonuvati bilshe instrukcij paralelno zbilshuyuchi takim chinom efektivnu shvidkist vikonannya program Ci zusillya viklikayut uskladnennya logiki ta strukturi shem Spochatku ci tehniki mogli buti realizovani tilki na dorogih mejnfrejmah i superkomp yuterah vnaslidok velikogo obsyagu shem neobhidnogo dlya cogo U miru togo yak napivprovidnikova promislovist rozvivalasya vse bilsha kilkist cih tehnik moglo buti realizovano v yedinomu napivprovidnikovomu chipi Div takozhArhitektura komp yutera Arhitektura sistemi komand Mikrokod Tik tak strategiya Cya stattya ne mistit posilan na dzherela Vi mozhete dopomogti polipshiti cyu stattyu dodavshi posilannya na nadijni avtoritetni dzherela Material bez dzherel mozhe buti piddano sumnivu ta vilucheno gruden 2013