Kompyuter arxitekturasi fanidan labaratoriya ishi

2.1 MIPS va SPARC protsessorlari
Sun Microsystems kompaniyasining SPARC (Scalable Processor Architecture) protsessor arxitekturasi RISC tizimlari orasida eng keng tarqalganlaridan biridir . SPARC arxitekturasiga asoslangan C protsessorlari litsenziyalangan va kompaniya spetsifikatsiyalariga muvofiq bir nechta ishlab chiqaruvchilar tomonidan ishlab chiqarilgan: Texas Instruments, Fujitsu, LSI Logic, Bipolar International Technology, Philips, Cypress Semiconductor va RossTechnologies. Bu kompaniyalar SPARC protsessorlarini nafaqat Sun Microsystemsning o'ziga, balki Solbourne, Toshiba, Matsushita va Tatung kabi boshqa taniqli kompyuter tizimlari ishlab chiqaruvchilariga ham yetkazib beradi.
SPARC arxitekturasi dastlab 32-bitli protsessorni amalga oshirishni soddalashtirish uchun ishlab chiqilgan. Keyinchalik, integral mikrosxemalar ishlab chiqarish texnologiyasi takomillashgani sayin, u asta-sekin rivojlandi va bugungi kunda ushbu arxitekturaning 64-bitli versiyasi (SPARC-V9) mavjud bo'lib, u UltraSPARC deb nomlangan yangi mikroprotsessorlar oilasining asosini tashkil qiladi.
Birinchi SPARC protsessori Fujitsu tomonidan 16,67 MGts chastotada ishlaydigan gate massiviga asoslangan holda ishlab chiqarilgan. Ushbu protsessor asosida 1987 yilning kuzida e'lon qilingan birinchi 10 ta MIPS Sun-4 ish stantsiyasi ishlab chiqilgan. Shu vaqtgacha Sun o'z mahsulotlarida Motorola 680X0 mikroprotsessorlaridan foydalangan. 1988 yil mart oyida Fujitsu 15 MIPS protsessor yaratib, soat tezligini 25 MGts ga oshirdi.
Keyinchalik, Sun o'zining SPARCstation 1, 1+, IPC, ELC, IPX, 2 va 4xx va 6xx seriyali serverlarini sotish uchun eng yaxshi dizaynlarni tanlab, integral mikrosxemalar ishlab chiqaruvchilari o'rtasidagi raqobatdan foydalandi. , va 28 MIPSgacha ishlash. SPARC arxitekturasiga ega protsessorlar unumdorligining yanada oshishiga Texas Instruments va Cypress tomonidan kristallarda superskalar ishlov berish tamoyillarini amalga oshirish hisobiga erishildi. Texas Instruments SuperSPARC protsessori SPARCstation/SPARCserver 10 va 20 seriyali ish stantsiyalari va serverlarining asosi bo'ldi.Ko'rsatmalar aralashmasiga qarab, u har bir mashina siklida uchtagacha ko'rsatmalar berishi mumkin. SuperSPARC protsessori muvozanatli sobit va suzuvchi nuqta ishlashiga ega. U 36 KB ichki keshga (20C ko'rsatmalar keshi va 16C ma'lumotlar keshi), alohida butun son va haqiqiy arifmetik quvurlarga ega va 75 MGts takt tezligida taxminan 205 MIPS ishlashni ta'minlaydi.
Texas Instruments kompaniyasi, shuningdek, 6 KB bort keshiga ega 50 MGts chastotali MicroSPARC protsessorini ishlab chiqdi, u ilgari arzon narxlardagi SPARC klassik va LX ish stantsiyalarida keng qo'llanilgan. Keyin Sun Fujitsu bilan hamkorlikda MicroSPARC II matritsasining yangi versiyasini 24KB chipdagi kesh bilan yaratdi. Uning asosida SPARCstation/SPARCserver4 va 70, 85 va 110 MGts chastotalarda ishlaydigan 5 ta ish stantsiyalari va serverlari qurilgan.
SPARC arxitekturasi uzoq vaqtdan beri RISC protsessorlari bozorida, ayniqsa ish stantsiyalari sohasida eng ko'zga ko'ringanlaridan biri bo'lgan bo'lsa-da, 1992-1994 yillarda protsessor soat tezligining o'sishi raqobatdosh arxitekturalarga qaraganda sekinroq bo'ldi. Ushbu bo'shliqni bartaraf etish uchun va 64-bitli protsessorlarning paydo bo'lishiga javoban, Sun besh yillik modernizatsiya dasturini ishlab chiqdi va amalga oshira boshladi. Ushbu dastur doirasida Sun 1994 yilda MicroSPARC protsessorlarining takt tezligini 100 MGts ga oshirishni rejalashtirgan (110 MGts chastotali MicroSPARC II protsessori SPARCstation 4 va 5 ish stantsiyalari va serverlarida qo'llaniladi). 1994 yil oxiri va 1995 yil davomida bozorga 100, 125 va 150 MGts protsessor tezligiga ega hyperSPARC mikroprotsessorlari va SPARCstation 20 bir va ko'p protsessorli ish stantsiyalari chiqarildi. 1995 yil o'rtalariga kelib, SuperSPARC protsessorlari 85 MGts chastotaga ega bo'ldi ( bu protsessorning 60, 75 va 85 MGts versiyalari bugungi kunda SPARCstation 20, SPARCserver1000, SPARCcenter 2000 va Cray Research 64 protsessorli serverlarda ish stantsiyalari va serverlarida qo'llaniladi). 1995 yilda 143, 167 va 200 MGts chastotali 64-bitli UltraSPARC-I protsessorlari taqdim etildi va 250 dan 300 MGts gacha bo'lgan UltraSPARC-II protsessorlari e'lon qilindi va 1996 yil o'rtalarida ommaviy ishlab chiqarishga kirishi kerak. Kelajakda 500 MGts gacha chastotali UltraSPARC-III protsessorlarini chiqarish rejalashtirilgan.
Shunday qilib, Sun Microsystems bugungi kunda har qanday foydalanuvchining talablarini nazariy jihatdan o'zi ishlab chiqaradigan ish stantsiyalari va serverlarining ishlashi jihatidan ham, ularning narxi bo'yicha ham qondira oladigan keng turdagi protsessorlarga ega va aftidan, bormaydi. tez o'zgaruvchan kompyuter bozorida o'z pozitsiyalaridan voz kechish.
Ma'lumki, berilgan dasturni bajarishda har qanday protsessorning ishlashi uchta parametrga bog'liq: sinxronlashning taktli sikli (yoki chastotasi), bir takt siklida bajariladigan ko'rsatmalarning o'rtacha soni va dasturda bajarilgan ko'rsatmalarning umumiy soni. Ushbu parametrlarning birortasini boshqalardan mustaqil ravishda o'zgartirish mumkin emas, chunki tegishli asosiy texnologiyalar o'zaro bog'liq: soat chastotasi erishilgan integral mikrosxemalar texnologiyasi darajasi va protsessorning funktsional tashkil etilishi, har bir ko'rsatma bo'yicha o'rtacha tsikllar soni bilan belgilanadi. ko'rsatmalar to'plamining funktsional tashkil etilishi va arxitekturasiga va ko'rsatmalar to'plami arxitekturasi va kompilyator texnologiyasi bilan belgilanadigan dasturda bajariladigan ko'rsatmalar soniga bog'liq.
Bundan ko'rinib turibdiki, yangi yuqori unumli protsessorni yaratish rivojlanishning har uch sohasi bo'yicha murakkab masalalarni hal qilishni talab qiladi. Shu bilan birga, tejamkor dizayn faqat soat chastotasini oshirishga tayanishi mumkin emas. Iqtisodiy mulohazalar ishlab chiquvchilarni ommaviy texnologiyalar asosida qaror qabul qilishga majbur qiladi. UltraSPARC-1 tizimlari har bir soat uchun o'rtacha ko'rsatmalar sonini optimallashtirish orqali o'rtacha soat tezligida (200 MGts gacha) yuqori ishlashni ta'minlaydi. Biroq, bu yondashuv, tabiiy ravishda, ko'rsatmalar quvurini va tizim xotirasi ierarxiyasini samarali boshqarish masalalarini ko'taradi.