Секційний процесор (англ. bit slicing CPU) — центральний процесор, сконструйований з модулів, або секцій, з меншою розрядністю, ніж розрядність самого процесора (наприклад, 32-розрядний процесор, збудований з чотирьох 8-розрядних модулів). Теоретично можливим є n-секційний процесор.
Секційні процесори були популярні у мінікомп'ютерах 1960-1980-х років, але поступилися мікропроцесорам, що реалізовуються у вигляді одного кристалу і є суттєво дешевшими при масовому виробництві. З виникненням і розвитком квантових комп'ютерів, спостерігається деяке поновлення інтересу до секційного підходу, зокрема при проектуванні квантових арифметично-логічних пристроїв. Програмно реалізований варіант секційної архітектури знаходить застосування у криптографії.
Архітектура
Секційні процесори, як правило, базуються на мікросхемах чи елементах Арифметико-логічного пристрою (АЛП) розрядності 1, 2, 4, 8 або 16 біт, а також схемах реалізації допоміжних сигналів (наприклад, (переносу) чи ), що є внутрішніми у мікропроцесорах. Розрядність секцій не обов'язково повинна мати степінь двійки, наприклад, три 1-розрядних АЛП можуть використовуватись як основа для 3-розрядного процесора.
Логіка керування сигналами процесора і АЛП реалізується, як правило, з використанням або керуючого ПЗП.
Історичні відомості
Секціонування використовувалося у комп'ютерах ще до появи інтегральних схем (хоча даний термін і не використовувався). Однією з перших секційних машин була , збудована у математичній лабораторії Кембриджського університету у 1956—1958 роках.[]
Мейнфрейми серії (UNIVAC) 1100 мали 36-розрядну архітектуру, і починаючи з моделі 1100/60 (1979 рік) використовували дев'ять 4-розрядних мікросхем АЛП
Технологія інтегральних схем 1960-1970-х років була значно дорожчою, ніж у 21-му столітті. Ідея використання кількох дешевших мікросхем (АЛП) меншої розрядності замість однієї дорогої швидко знайшла своє застосування. Типові процесори того часу, на зразок DEC PDP-11 чи мали розрядність 16 біт, пізніше з'явилися і 32-розрядні секційні машини (наприклад, деякі варіанти VAX).
Конструювання процесорів з секцій широко використовувалося у академічному середовищі, і дозволяло студентам збудувати ЦП власної архітектури з мікросхем (наприклад, ), які можна придбати у вільному продажу.
Комп'ютер Xerox Alto також мав секційний процесор унікальної архітектури, де мікропрограмування було доступне користувачеві.
Секційні АЛП 1970-1980-х років були збудовані на основі біполярної ТТЛ-технології, що дозволяло отримати непогані показники швидкодії, значно кращі, ніж у мікросхем КМОН тих років.
Відомі реалізації
- 2-розрядні секції:
- Сімейство (1974), наприклад, Intel 3002 / 3001 (також вироблявся фірмами та )
- Сімейство (1977)
- 4-розрядні секції:
- National / (1973), також вироблявся
- Сімейство National (1973), наприклад IMP-00A/520D (RALU) + IMP16A/521D/522D, каскадується до 16-біт
- AMD family (1975), наприклад AM2901, AM2903
- Сімейство 5700/6700 (1974), наприклад MMI 5701 / MMI 6701 (також вироблявся )
- Texas Instruments SBP0400 (1975), каскадується до 16-біт
- Texas Instruments (1970)
- Texas Instruments +
- Texas Instruments + (1976)
- Fairchild (MACROLOGIC),
- Сімейство (1979), наприклад MC10800
- 8-розрядні секції:
- Сімейство National Semiconductor (1974), каскадується до 32-біт
- Texas Instruments /
- Fairchild
- U830C (1978/1981), каскадується до 32-біт
- 16-розрядні секції:
- Сімейство AMD
- Synopsys
Сучасне використання
Програмний підхід
Наприкінці 1990-х років було запропоновано використовувати поняття bit-slicing для реалізації віртуальних паралельних машин на основі ЦП загального призначення. Така машина може застосовуватись, наприклад, для обчислення операцій SIMD довільної ширини. Така технологія інколи називається [en] (англ. SIMD Within A Register). Одне з застосувань SWAR — криптографія (наприклад, DES).
Квантові комп'ютери
Цей розділ потребує доповнення. (лютий 2018) |
Було запропоновано ідею реалізацію комп'ютера з тактовою частотою 50 ГГц, що складається з 4-розрядних надпровідникових секцій АЛП.
Джерела
- Benadjila, Ryad; Guo, Jian; Lomné, Victor; Peyrin, Thomas (21 березня 2014). . Cryptology Archive Report 2013/445. Архів оригіналу за 17 серпня 2017. Процитовано 17 лютого 2018.
- . Cs.umd.edu. Архів оригіналу за 8 травня 2017. Процитовано 5 листопада 2017.
Here's how you would put three 1-bit ALU to create a 3-bit ALU
- . 6502.org. Архів оригіналу за 18 липня 2018. Процитовано 5 листопада 2017.
- (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 11 червня 2016. Процитовано 28 січня 2016.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title () - . Cpushack.com. Архів оригіналу за 7 листопада 2017. Процитовано 5 листопада 2017.
- (PDF). Signetics. Архів оригіналу (PDF) за 12 лютого 2011. Процитовано 17 лютого 2018.
- . En.wikichip.org. Архів оригіналу за 7 листопада 2017. Процитовано 5 листопада 2017.
- . Cpushack.com. Архів оригіналу за 7 листопада 2017. Процитовано 5 листопада 2017.
- (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 11 лютого 2011. Процитовано 21 травня 2017.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title () - . En.wikichip.org. Архів оригіналу за 7 листопада 2017. Процитовано 5 листопада 2017.
- (PDF). En.wikichip.org. Архів оригіналу (PDF) за 7 листопада 2017. Процитовано 5 листопада 2017.
- . Cpushack.com. Архів оригіналу за 7 листопада 2017. Процитовано 5 листопада 2017.
- . Darkside.com.au. Архів оригіналу за 2 жовтня 2018. Процитовано 5 листопада 2017.
- A Fast New DES Implementation in Software. — 1997. — 2 липня. з джерела 7 листопада 2017. Процитовано 5 листопада 2017.
- Tang, Guang-Ming; Takata, Kensuke; Tanaka, Masamitsu; Fujimaki, Akira; Takagi, Kazuyoshi; Takagi, Naofumi (January 2016). . IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 26 (1). doi:10.1109/TASC.2015.2507125. 1300106. Архів оригіналу за 7 листопада 2017. Процитовано 17 лютого 2018.
[…] 4-bit bit-slice arithmetic logic unit (ALU) for 32-bit rapid single-flux-quantum microprocessors was demonstrated. The proposed ALU covers all of the ALU operations for the MIPS32 instruction set. […] It consists of 3481 with an area of 3.09 × 1.66 mm2. It achieved the target frequency of 50 GHz and a latency of 524 ps for a 32-bit operation, at the designed voltage of 2.5 mV […] Another 8-bit parallel ALU has been designed and fabricated with target processing frequency of 30 GHz […] To achieve comparable performance to CMOS parallel microprocessors operating at 2–3 GHz, 4-bit bit-slice processing should be performed with a clock frequency of several tens of gigahertz. Several bit-serial arithmetic circuits have been successfully demonstrated with high-speed clocks of above 50 GHz […]
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