Kompyuter arxitekturasi fanidan labaratoriya ishi

HyperSPARC .
HyperSP ARC ARC mikroprotsessorlarini ishlab chiquvchilarning asosiy maqsadlaridan biri, ayniqsa, suzuvchi nuqta operatsiyalarini bajarishda ish faoliyatini yaxshilash edi. Shu sababli, ishlab chiquvchilarning alohida e'tibori butun sonli arifmetik va suzuvchi nuqtaning oddiy va muvozanatli olti bosqichli quvurlarini yaratishga qaratildi. Ushbu quvurlarning mantiqiy sxemalari sinchkovlik bilan ishlab chiqilgan, soat chastotasini yanada oshirish masalalarini soddalashtirish uchun bosqichlar orasidagi eshik mantiqiy darajalari soni tenglashtirildi. HyperSPARC protsessorlarining ishlashi tashqi avtobus (M-Bus) tezligidan qat'iy nazar o'zgarishi mumkin . HyperSPARC qoliplari to'plami ajratilgan RT625 matritsa mantig'idan foydalangan holda sinxron va asinxron operatsiyalarni ta'minlaydi. Ichki protsessor shinasining tashqi shinadan ajratilishi protsessorning takt tezligini xotira va kiritish-chiqarish quyi tizimlarining chastotasidan mustaqil ravishda oshirish imkonini beradi. Bu uzoq umr ko'rishni ta'minlaydi, chunki yuqori samarali hyperSPARC modullariga yangilash tizimni to'liq qayta qurishni talab qilmaydi.
100 MGts chastotali hyperSPARC protsessorlari to'plami CMOS jarayoniga asoslangan bo'lib, uchta metalllashuv darajasi va 0,5 mikron dizayn kodiga ega. Ichki mantiq 3,3V kuchlanish kuchlanishi bilan ishlaydi.
HyperSPARC protsessori ko'p chipli mikro-yig'ilish sifatida amalga oshiriladi, u superskalar quvur liniyasi qismini va mahkam bog'langan L2 keshini o'z ichiga oladi. To'plamga RT620 (CPU) - markaziy protsessor, RT625 (CMTU) - kesh tekshiruvi, xotira menejeri va teg qurilmasi va 256 KB L2 keshini amalga oshirish uchun to'rtta RT627 (CDU) ma'lumotlar keshlari kiradi. RT625, shuningdek, M-Bus interfeysini ta'minlaydi.
RT620 protsessori butun son birligi, suzuvchi nuqta birligi, yuklash/yozish birligi, tarmoq bloki va ikki kanalli, 8KB, bir nechta assotsiativ buyruq xotirasidan iborat. Butun son birligi protsessorning to'rtta bajarish birligidan ikkitasi bo'lgan yuklash/yozish operatsiyalari uchun ALU va alohida ma'lumotlar yo'lini o'z ichiga oladi. O'tish moslamasi boshqaruvni uzatish buyruqlarini qayta ishlaydi va suzuvchi nuqta qurilmasi aslida ikkita mustaqil quvur liniyasidan iborat - suzuvchi nuqta raqamlarini qo'shish va ko'paytirish. Protsessor o'tkazuvchanligini oshirish uchun suzuvchi nuqta ko'rsatmalari butun sonli quvur liniyasidan o'tadi va ular suzuvchi nuqta quvurlaridan birida ishga tushishni kutadigan navbatga kiradi. Har bir tsiklda ikkita jamoa tanlanadi. Umuman olganda, ushbu ikkita buyruqni bajarish uchun turli xil bajaruvchi qurilmalar kerak bo'lsa, ma'lumotlarga bog'liqlik bo'lmasa, ular bir vaqtning o'zida bajarilishi mumkin. RT620 ikkita registr faylini o'z ichiga oladi: sakkizta registr oynasi sifatida tuzilgan 136 ta butun son registrlari va suzuvchi nuqta qurilmasida joylashgan 32 ta alohida suzuvchi nuqta registrlari.
HyperSPARC protsessorining L2 keshi RT625 CMTU-ga asoslangan bo'lib, u kesh boshqaruvchisi va umumiy tashqi xotira va simmetrik ko'p ishlov berishni qo'llab-quvvatlaydigan xotira menejerini o'z ichiga olgan birlashtirilgan qolipdir. Kesh-kontroller to'rtta RT627 CDU-dan iborat 256 KB keshni qo'llab-quvvatlaydi. Kesh xotirasida to'g'ridan-to'g'ri xaritalash va 4K teglari mavjud. Keshdagi teglar jismoniy manzillarni o'z ichiga oladi, shuning uchun RT625-ning ko'p protsessorli kesh kogerentlik mantig'i protsessordan keshga kirishni to'xtatmasdan tashqi avtobusdan ko'rilganda urish yoki o'tkazib yuborishni tezda aniqlay oladi. Yozish va nusxa ko'chirish rejimlari qo'llab-quvvatlanadi.
Xotira menejeri 4096 kontekstni qo'llab-quvvatlaydigan 64 satrdan iborat to'liq assotsiativ virtual-fizik manzil tarjimasi (TLB) keshini o'z ichiga oladi. RT625 yuklash uchun ishlatiladigan 32 baytli o'qish buferini va L2 keshini tushirish uchun ishlatiladigan 64 baytli yozish buferini o'z ichiga oladi. Kesh liniyasi hajmi 32 bayt. Bundan tashqari, RT625 asenkron operatsiyalar uchun protsessorning ichki shinasi va SPARC MBus o'rtasidagi interfeysni ta'minlaydigan soat mantig'iga ega.
RT627 hiperSPARC talablarini qondirish uchun maxsus ishlab chiqilgan 16K statik xotiradir. U to'rt kanalli statik xotira sifatida bayt-bayt yozish mantiqiy va kirish va chiqish mandallari bilan to'rtta massiv shaklida tashkil etilgan. Protsessor uchun RT627 keshga tushadigan barcha yuklash va yozish operatsiyalari uchun quvur liniyasini yo'qotmaydigan (ya'ni pauza) nol kutish keshidir. RT627 hiperSPARC protsessori uchun maxsus ishlab chiqilgan, shuning uchun RT620 va RT625 ga ulanish uchun qo'shimcha sxemalar kerak emas.
Kalıp to'plami protsessorning keshga yaqin ulanishidan foydalanish imkonini beradi. RT620 ning dizayni L1 keshini o'tkazib yuborgan taqdirda bir tsiklni yo'qotish imkonini beradi. L2 keshiga kirish uchun RT620 maxsus quvur liniyasi bosqichiga ega. Agar L1 kesh o'tkazib yuborilgan bo'lsa va L2 kesh urilsa, protsessor to'xtamaydi.
Yuklash va yozish buyruqlari bir vaqtning o'zida ikkita kirishni yaratadi: biri 8 KB L1 ko'rsatmalar keshiga, ikkinchisi esa L2 keshiga. Agar ko'rsatma manzili L1 keshida topilsa, u holda L2 keshiga kirish bekor qilinadi va ko'rsatma quvur liniyasining dekodlash bosqichida mavjud bo'ladi. Agar ichki keshda xatolik yuzaga kelsa va L2 keshida zarba aniqlansa, u holda ko'rsatma quvur liniyasiga o'rnatilgan bir soat siklining yo'qolishi bilan mavjud bo'ladi. Bu imkoniyat L1 yoki L2 keshlari bo'lgan vaqtgacha quvur liniyasining uzluksiz ishlashini ta'minlaydi, bu odatiy ish stantsiyalari ilovalari uchun mos ravishda 90% va 98%. Arxitektura muvozanatiga erishish va istisnolardan foydalanishni soddalashtirish uchun butun sonli quvur liniyasi va suzuvchi nuqta quvur liniyasining har biri beshta ish bosqichiga ega. Ushbu dizayn RT620 ga boshqa yo'l bilan erishib bo'lmaydigan maksimal o'tkazuvchanlikni ta'minlash imkonini beradi.

XULOSA
SPARC arxitekturasi uzoq vaqt davomida RISC protsessorlari bozorida, xususan, ish stantsiyalari sektorida ustun bo'lib kelgan bo'lsa-da, 1992-1994 yillarda protsessorlarning soat tezligining oshishi raqobatdosh protsessor arxitekturalarining soat tezligining oshishiga nisbatan sekinroq sur'atlarda sodir bo'ldi. Ushbu kechikishni bartaraf etish va 64 bitli protsessorlarning bozorga chiqishiga javoban Sun kompaniyasi besh yillik modernizatsiya dasturini ishlab chiqdi va amalga oshirmoqda. Ushbu dasturga muvofiq, Sun 1994 yilda MicroSPARC protsessorlarining soat tezligini 100 MGts ga etkazishni rejalashtirgan (110 MGts MicroSPARC II protsessor SPARCstation 4 va 5 ish stantsiyalari va serverlarida ishlatiladi). 1994 yil oxirida va 1995 yil davomida bozorda hyperSPARC mikroprotsessorlari va 100, 125 va 150 MHz protsessor soat tezligi bilan SPARCstation 20 bir protsessorli va ko'p protsessorli ish stantsiyalari paydo bo'ldi. 1995 yil o'rtalariga kelib supersparc protsessorlarining soat tezligi 85 MGts ga etkazildi (ushbu protsessorning 60, 75 va 85 MGts versiyalari hozirda Sun kompaniyasining SPARCstation 20, SPARCserver 1000 va SPARCcenter 2000 ish stantsiyalari va serverlarida va Cray Research kompaniyasining 64 protsessor serverida qo'llaniladi). Nihoyat, 1995 yil noyabr oyida 143, 167 va 200 MGts chastotali 64 bitli UltraSPARC-I protsessorlari paydo bo'ldi va 250 dan 300 MGts gacha bo'lgan UltraSPARC-II protsessorlari e'lon qilindi, ularning seriyali ishlab chiqarilishi 1996 yil o'rtalarida boshlanishi kerak edi. Keyinchalik UltraSPARC-III protsessorlarini 500 MHz gacha chastota bilan ishlab chiqarish rejalashtirilgan.
Shunday qilib, Sun Microsystems hozirda deyarli har qanday Foydalanuvchining ehtiyojlarini qondira oladigan protsessorlarning eng keng doirasiga ega, ular ishlab chiqaradigan ish stantsiyalari va serverlarining ishlashi jihatidan ham, ularning narxi jihatidan ham va tez o'zgaruvchan kompyuter bozorida o'z pozitsiyalaridan voz kechmoqchi emas.