Архитектура Net Burst

Пришла на смену архитектуры Р6 –> совершенно иные принципы при построении исполнительных блоков; реализация принципы супер конвейеризации. Процессор имеет один длинный и быстрый конвейер. Сложные CISC команды из 86 набора разбиваются на простые микрокоманды. Двадцать ступеней - стандартный конвейер, у Xeon – 30 ступеней.

Streaming SIMD Extension

Сам Streaming модуль разрабатывался для видео-аудио потоков, 3D приложений.

Другие особенности: Стандартная двух уровневая КЭШ, в поздних моделях трехуровневая.

Первый уровень разделяется на КЭШ данных, а от КЭШ команд отказались. Вместо КЭШ команд введен Trace КЭШ, который кэширует потоки микрокоманд. Увеличено количество физических регистров до 128. Увеличена емкость накопителя микрокоманд до 126. Усовершенствован механизм предсказания переходов.

Структурная схема для данных переходов:

После извлечения команды из КЭШ второго уровня, команда преобразуется в последовательность простых микрокоманд и помещается в Trace КЭШ, от туда и поступает на конвейер. Если обнаруживается команда условного перехода, то о ней сохраняется запись в буфере ВТВ. I – блок предпроцессор. Сами инструкции имеют переменную длину и не имеют фиксированного формата, поэтому их декодирование связано с достаточными временными затратами, блок Race КЭШ позволяет сократить затраты времени а декодирование.

В таблице TLB делаются записи о счетчиках и декодируемых программах или участках программ и при повторных обращениях к участкам данных программ их находят в Trace КЭШ.

Объем Trace КЭШ не указывается, Pentium 4 – 15 knops. Trace КЭШ работает в трассировочном режиме т. е выстраивает трассу, это программный блок, подающий на конвейер исполнительные команды в произвольной последовательности. Trace освобождает ступени декодирования от исполнительных инструкций.

Данные извлекаются из КЭШ данных L1 и L2 или ОЗУ. Если в конвейере уже был выполнен УП, и переход был сделан в нужном направлении, то работа конвейера продолжается, если же прогноз был сделан неверный, то конвейер освобождается и в Trace КЭШ выстраивается новая последовательность команд для другого варианта перехода. Предсказание 94% и выше.

Рассмотрим работу конвейера- 20 ступеней, 13 этапов. Сам конвейер это блок II на схеме.

1-2 ступени поиска микрокоманд подлежащих исполнению в Trace КЭШ

3-4 выборка микрокоманд из Trace КЭШ

5 передача микрокоманд на обрабатывающую ступень конвейера

6 подготовка микрокоманд к обработке

7-8 выделение рабочих ресурсов и переписывание регистров

9 постановка микрокоманд в очередь в накопителе

Все микрокоманды выстраиваются в две очереди, настроенные на разные исполнительные блоки.

AGU – связан с формированием адресов

Далее сортировщик продолжает сортировать команды, также тут изменяется порядок выполнения микрокоманд. Планирование определяется готовность команд. P0-P3 порты диспетчера.

Устройство исполнительного блока:

ALU работает на удвоенной частоте. Обычные числа, числа с плавающей точкой, умножение и деление.

ЛЕКЦИЯ №10

АЛУ0 и АЛУ1 – двойная тактовая частота

Ступень 15: 16 загрузка всей необходимой для выполнения микрокоманды информации со внутренних регистров исполнительного блока.

Ступень 17 исполнение микрокоманд

Ступень 18 установка флагов

Ступень 19 проверка корректности предсказаний центрального процессора

Ступень 20 передача информации о правильности перехода в буфер БТБ.

В модели ядра предсказывается до 30 ступеней. Наибольшая пропускная способность шины памяти. При использовании одного потока вычислительная возможность микропроцессора используется не полностью (1/2, ¼ от процессора). НГ технология – параллелизм на уровне потоков. На одном физическом процессоре может одновременно выполняться два задания, происходит дополнительная сортировка, команды выстраиваются в две параллельные очереди, конвейерная частота остается единственной.

Эффект двух процессоров достигается за счет дублирования некоторых элементов. Дублируются архитектурные регистры, дублируется контроллер прерываний.