Организация микропроцессорных систем. Учебное пособие. Могнонов П.Б. - 168 стр.

       Другим перспективным направлением повышения быстродействия при низкой
потребляемой мощности считается объединения технологий “кремний на изоляторе” – КНИ
(SOI, Silicon On Insulator) с медными межсоединениями на полупроводниковых кристаллах.
По сравнению с технологией, при котором межсоединения выполнены на основе алюминия,
в результате применения меди кристалл становится не только быстрее, но и меньше. Медная
металлизация приводит к уменьшению общего сопротивления и соответственно увеличению
скорости работы кристалла на 15 – 20%. Малое сопротивление позволяет уменьшать и
геометрические размеры проводников. При этом прогнозируемый рост степени интеграции
выглядит следующим образом. Стандартными проектными нормами в 2002 г. должны стать
0,13 мкм, 2005 г. - 0,1 мкм, 2008 г. - 0,07 мкм и в 2014 г. - 0,035мкм.
       Последние цифры, в частности означают, что при производстве терабитных
микросхем на 1 кв. см будет расположено до 390 млн. транзисторов. В свою очередь
технологии КНИ снижают паразитные емкости, возникающие между элементами
микросхемы и подложкой. Благодаря этому тактовая частота работы транзисторов
возрастает. Увеличение скорости от использования КНИ может составить 20 – 30%. Таким
образом, в идеальном случае, возможно достижение 50% общего роста производительности.
       Дальнейшее увеличения производительности современных микропроцессоров можно
достичь за счет увеличения скорости выполнения программ, которого можно добиться в
первую очередь благодаря реализации определенного вида параллелизма. Параллелизм на
уровне команд (ILP – Instruction Lively Parallelism) лежит в основе построения современных
микропроцессоров: процессоров с суперскалярной архитектурой (RISC-процессоры) и
процессоров со сверхдлинным командным словом (процессоры VLIW).
       Суперскалярные процессоры - это реализация ILP - процессора для последовательных
архитектур - архитектур, программа для которых фактически не может передавать точную
информацию о параллелизме. Поскольку программа не содержит точной информации о
наличии ILP, то задача обнаружения параллелизма возлагается на аппаратуру, которая в
процессе выполнения программы создает план действия для обнаружения “скрытого
параллелизма”.
       Процессоры VLIW представляют собой пример архитектуры, для которой программа
представляет точную информацию о параллелизме. Компилятор выявляет параллелизм в
программе и сообщает процессору, какие операции не зависят друг от друга и что их можно
выполнять одновременно в одном и том же такте. Создание плана выполнения операций во
время компиляции является существенным фактором для обеспечения высокой степени
распараллеливания на уровне команд.
       Таким образом, применение технологии явного параллелизма и предикатных
вычислений говорит о наступлении нового этапа развитии микропроцессорной технологии,
связанного с появлением VLIW-процессоров.

                                     Контрольные вопросы

       1. Укажите основные факторы повышения производительности 32-разрядного
микропроцессора 80386.
       2. Чем вызвана необходимость разработки транспьютера? Укажите основные типы
сетей на базе транспьютеров.
       3. Укажите основные архитектурные особенности транспьютера Т414.
       4. Определите формат команды транспьютера и средства увеличения длины
операнда.
       5. Какие аппаратные средства поддержки параллельных алгоритмов заложены в
транспьютер?
       6. Дайте краткую характеристику языку программирования ОККАМ.
       7. В чем заключаются основные особенности суперскалярной архитектуры Pentium?
       8. Укажите основные способы повышения производительности процессора Pentium.