4. Аппаратные средства
Перечислим основные особенности процессора Pentium:
• - конвейерная обработка информации;
• - суперскалярная архитектура;
• - наличие раздельных кэш-памятей для команд и данных;
• - наличие блока предсказания адреса перехода;
• - наличие блока вычислений с плавающей точкой;
• - поддержка многопроцессорного режима работы;
• - наличие средства обнаружения ошибок.
Термин «суперскалярная архитектура» означает, что процессор содержит более одного вычислительного блока. Эти вычислительные блоки чаще называют конвейерами. Заметим, что первая суперскалярная архитектура была реализована в отечественной ЭВМ «Эльбрус-1» (1978 г.).
Наличие в процессоре двух конвейеров позволяет ему одновременно выполнять (завершать) две команды (инструкции).
Каждый конвейер разделяет процесс выполнения команды на несколько этапов (например, пять):
• - выборка (считывание) команды из ОЗУ или кэш-памяти;
• - декодирование (дешифрация) команды, т. е. определение кода выполняемой операции;
• - выполнение команды;
• - обращение к памяти;
• - запоминание полученных результатов в памяти.
Для реализации каждого из перечисленных этапов (каждой операции) служит отдельное устройство – ступень. Таким образом, в каждом конвейере процессора Pentium имеется пять ступеней.
При конвейерной обработке на выполнение каждого этапа отводится один такт синхронизирующей (тактовой) частоты. В каждом новом такте заканчивается выполнение одной команды и начинается выполнение новой команды. Такое выполнение команд называют поточной обработкой.
Образно ее можно сравнить с производственным конвейером (потоком), где на каждом участке с разными изделиями выполняют всегда одну и ту же операцию. При этом, когда готовое изделие сходит с конвейера, на него заходит новое, а остальные изделия в это время находятся на разных стадиях готовности. Переход изготавливаемых изделий с участка на участок должен происходить синхронно, по специальным сигналам (в процессоре это такты, формируемые тактовым генератором).