lugemiseks. Arvutiprotsessori (CPU) vahemälu on tavaliselt jaotatud mitmeks tasandiks (Layer). Tavalises protsessoris võib olla kuni 3 tasandit. Vahemälu tasand N+1 on üldiselt mõõtmetelt suurem ja andmete kättesaadavuse ja andmeedastuse kiiruselt aeglasem, kui vahemälu tase N. Kõige kiirem mälu on esimese taseme vahemälu Layer1 või L1. Tegelikult on ta protsessori lahutamatu osa, kuna asub protsessoriga ühel ja samal kristallil ja kuulub funktsioneerivate blokkide koosseisu. Protsessorites on vahemälu L1 tavaliselt jagatud kaheks vahemäluks, käskude (juhised) vahemälu ja andmete vahemälu (Harvardi arhitektuur). Enamik protsessoreid ei saa ilma L1 vahemäluta töötada. L1 vahemälu töötab protsessori sagedusel ja üldjuhul võib pöördumine tema poole toimuda iga takti ajal. Paljudel juhtudel on võimalik läbi viia mitu loe/kirjuta toimingut samaaegselt. Juurdepääsu latentsus võrdub tavaliselt 24 tuuma takti. Maht on tavaliselt väike alla 128 kB.
Palju väiksem-tuhandeid kordi Ökonoomsem-eraldab vähem soojust, sest kasutatakse madalamat pinget Pikem tööiga-elektornlampi kattev kaas puruneb kergesti, sisemised detailid tundlikud põrutustele Kiirema töövalmidusega-ei pea enne tööreziimi soojendama Puudused Transistor ei pea vastu elektromagentilisele impulsile Tundlikum liigvoolu ja ülepingete suhtes Raskem panna töötama suure võimsusega Raskem jahutada Kasutamine Peaaegu kõikides elektroonikaseadmetes Eelkõige protsessorites Kiibid Võimendid Lülitina, kus väikese vooluga juhitakse suurt voolu(bipolaarnetransistor) Aitäh kuulamast!
tähendab, et hoiustatud andmed kaovad mälust, kui kaob voolutoide. Vastandiks on näiteks ROM, Read Only Memory, milles säilivad andmed ka peale voolu kadumist. Kaks RAMi tüüpi: RAMi jaotatakse tänapäeval kaheks. Nendeks on SRAM ja DRAM. Esimene on neist Staatiline teine dünaamiline. SRAM-de puhul salvestatakse 1 bit kasutades kuute transistori. Sellist tüüpi RAM-i on kallim toota kuid ta on kiirem ja tarbib vähem voolu kui DRAM. Teda kasutatakse põhiliselt vahemäludes protsessorites oma kiiruse tõttu. DRAM mälude puhul salvestatakse üks bit kasutades transistori ja kondensaatori paari. Kondensaator hoiab kas madalat või kõrget pinget, mis vastavad siis kas olekule 0 või 1. Transistor käitub lülitina, mis lubab kondensaatori olekut muuta. Kuna tegemist on odavama variandiga, kasutatakse seda laialdaselt arvutites. Tänapäeval on kasutusel põhiliselt väljatransistorid, mis säilitavad infot paisusiirdes, See tähendab,
Sellisega töötab hästi nii Windows 95 ja 98 kui ka Office 98 ja 2000. Kui soovite ehitada arvutit lastele õppimiseks, mängimiseks ja soovite ka ise internetist uudiseid lugeda ning muid multimeedi tooteid kasutada, siis soovitaks umbes 300-400 Mhz Pentium II protsessorit. Suurtele mänguritele üheks parimaks on 600 Mhz Pentium III protsessor. Sellised variandid on soovitatavad, kui teil uute osade jaoks raha kulutada pole ja soovite ehitada endale odavamat arvutit. Uutes protsessorites on minu soovitusel parim AMD K-7 Athlon (parem kui Intel Pentium IV). Ka dokumenteeritud andmed ütlevad, et AMD Athlon on momendiseisuga saadaval olevatest protsessoritest parim. Sellist pilli kasutan ka ise ja kurta pole midagi. Inteli protsessoritest soovitan Pentium II ja III, kuid ühtegi kiitvat sõna Celeron protsessori kohta ei ütle. Viimastega kipub probleeme tekkima ja ega ta just kiireim pole. Siit ka hea näide, et suurema taktsagedusega protsessor pole alati parem. 400
sõna. Lugemisel vastupidi. Riistvaraline realisatsioon pinumälu on põhimõtteliselt rida ühise juhtimisega nihkeregistreid, kus infot saab nihutada sünkroonselt. Igale sõna bitile vastab oma nihkeregister. Kiiremat riistvaralist realisatsiooni kasutatakse spetsiaalsetes kohtades, üldotstarbelistes protsessorites on tavaliselt põhimälul põhinev realisatsioon. Pinumälu kasutatakse alamprogrammide poole pöördumisel tagasipöörde aadressi salvestamiseks, samuti katkestuste korral. Puhvermälu (Buffer) ,,First In First Out". Sõna, mis kirjutati esimesena mällu, loetakse ka esimesena välja. Kasutatakse näiteks erineva andmeedastus kiirusega seadmete vahel info puhverdamiseks. Assotsiatiivmälu (CAM) ,,ContentAdressable Memory". CAMs on võimalik otsida infot sõna
molekuliga, kust põrkub veel elektrone välja, nüüd on aatomi ioon positiivse laenguga ja protsess kordub jälle (ehk ioniseerub põrkumise tulemusena) • Pooljuht: Andes rõhku või muutes temperatuuri, saame kontrollida, kas ta juhib või ei juhi elektrit. Ta võib olla nii juht, kui ka mittejuht. • Transistori mõiste ja kasutusvaldkonnad: Transistor - on pooljuht, iga väikest osa saab kontrollida (nt telefoni protsessorites), elektriahelate lülitamiseks. Tähtis koostisosa info- ja sidetehnikas. • P ja n siire: p-siire ehk positiivne - elektronide puudumine (tühjad kohad) seal, kus peaksid tegelikult olema elektronid Siirdel hakkab toimuma laengukandjate vahetus. N-osas on hulk elektrone, millel puudub kristallvõres sobiv koht. Need kohad on olemas aga kõrvalolevas p-osas (e seal on positiivne laeng). • Kuidas saab valgusest elektrit ja elektrist valgust:
,,lühike" operand. *Käsk koosneb: käsukood + 1 op. pikk aadress + resultaadi lühike aadress. (Lühike aadress saab viidata vaid protsessori mäluregistrile). d). 2-aadressiga arvuti: 2-aadressiga arvuti defineerib käsus 2 erinevat operandi. *Käsk koosneb: käsukood + 1 op. pikk aadress + 2. op. pikk aadress. 2-aadressiga arvutis täidetakse etteantud operandidega käsk ning salvestatakse tulemus esimese operandi aadressile. Moodsates protsessorites enimlevinud käsuformaat. *Näiteid:ADD D0, D1; SUB P,D2. e).3-aadressiga arvuti: 3-aadressiga arvuti defineerib käsus 3 operandi. Käsk koosneb: käsukood + 1. op. pikk aadress + 2. op. pikk aadress + resultaadi pikk aadress. On küll selles mõttes efektiivsem, et andmeid ei tule tehte sooritamisel üle kirjutada, ent siiski ei ole väga laias kasutuses. *Näiteid: ADD D0,D1, D2. 6. Summaatorid- järjestik, paralleel- ja kiire ülekanne[3]
2. Pinumälupõhine (1960-1970-ndad) ► 0 aadressi, mõlemad operandid on esitatud ilmutamatult 3. Mälu-mälupõhine (1970-1980-ndad) ► 2 aadressi või 3 aadressi (tänapäeval ei leia praktilist kasutamist). 4. Register-mälupõhine (alates 1970-st) ► 2 aadressi; üks operandidest on esitatud ilmutamatult. 5. Register-registripõhine (alates 1960-st) ► 3 aadressi; operandid on (laade- salvestusarhitektuur) esitatud ainukesena mõlemad ilmutatult. 7. Protsessorites kasutatavate käskude vormingud, formaadid käsukoodi valik. Käsustikku kuuluvate käskude puhul eristatakse: 1. Käsu vormingut 2. Käsu formaati Püsiva vorminugu ja formaadiga käsud Käsukood – Aadress 1 – 2 – 3 Muutuva vormingu ja formaadiga käsud Käsukood – Aadress 1 Käsukood – Aadress 1 – Tunnus – Operand Käsukood – Aadress 1 – Aadress 2 Käsuformaat võib olla:
Protsessoris on erinevate käsutäitmisetappide jaoks erinevad osad ning kui käskude täitmine toimuks protsessoris ükshaaval tuleb iga käsu alustamiseks oodata ära eelneva käsu täitmise tulemus ja protsessori erinevad osad peavad ootama jõudeolekus mitu takti kuni eelmise käsu täitmine on lõpetatud. Protsessori erinevate osade efektiivseks kasutamiseks ja protsessori jõudluse tõstmiseks rakendatakse kaasaegsetes protsessorites käsukonveieri meetodit (Instruction Pipelining). Käsukonveieri põhimõte on alustada järgmise käsu täitmise tsüklit kohe peale jooksva käsutsükli esimese osa lõpetamist ehk kui on jooksva käsu lugemine mälust lõppenud ja algab selle dekodeerimine alustatakse kohe ka järgmise käsu mälust lugemisega, jne. Käsukonveier toimib ideaalselt juhul kui käsud ei ole üksteisest sõltuvad ja eelmise käsu tulemust ei ole vaja järgmise käsu täitmisel kasutada
on tavaliselt eeldefineeritud asukohaga akumulaator, mida ei pea eraldi ära näitama. 1-aadressiga arvuteid kasutatakse siiani laialdaselt vähemhinnalistes kontrollerites ja süsteemid nagu nt mänguasjad jms. NT: LDA P, ADD Q 2-aadressiga defineerib käsus 2 erinevat operandi. Käsk = käsukood + 1 op.pikk aadress + 2 op.pikk aadress. Selles täidetakse etteantud operandidega käsk ja tulemus salvestatakse esimese operandi aadressile. Moodsates protsessorites enimlevinud käsuformaat. NT: ADD D0, D1; SUB P, D2. 3-aadressiga defineerib käsus 2 operandi. Käsk = käsukood + 1 op.pikk aadress + 2 op.pikk aadress + resultaadi pikk aadress. Efektiivsem, et andmeid ei tule sooritamisel üle kirjutada, kuid pole laias kasutuses. NT: ADD D0, D1, D2 1.5-aadressiga täpsustatakse 1 ,,pikk" operand, 1 ,,lühike" operand. Käsk = käsukood + 1 op.pikk aadress + resultaadi lühike aadress
kiirem käsutäitmine (paralleelselt) fix käsuformaat käsu lihtsam dekodeerimine mälu poole ainult LOAD & STORE käsud (ühes käsus 3 registeraadressi) võimas registermälu efektiivne andmevahetus alamprogrammidega efektiivne siirdekäskude ja alamprogrammide juhtimine lihtsad käsud CISC Complex Instruction Set Computer Palju käske. Aeglane. Interpretaatori rolli täidab kristalli pinnal realiseeritud mikroprogramm. ~ 1 CISC-käsk = 5 RISC käsku Tavaliselt on reaalsetes protsessorites RISC & CISC ideoloogia paralleelselt. 16. Konveier protsessoris: Kuulub RISC ideoloogia alla. IF instruction fetch OF operand fetch OE operand execute (ALU) OS operand store Kuna protsessor suudab korraga teha igast käsust ühte, kuluks ilma konveierita iga käsu täitmiseks 4 takti. Konveier võimaldab korraga ühe käsu IF, teise OF, kolmanda OE ja neljanda OS teostada. Nii surutakse käsu täitmise aega oluliselt kokku.
kiirem käsutäitmine (paralleelselt) fix käsuformaat käsu lihtsam dekodeerimine mälu poole ainult LOAD & STORE käsud (ühes käsus 3 registeraadressi) võimas registermälu efektiivne andmevahetus alamprogrammidega efektiivne siirdekäskude ja alamprogrammide juhtimine lihtsad käsud CISC Complex Instruction Set Computer Palju käske. Aeglane. Interpretaatori rolli täidab kristalli pinnal realiseeritud mikroprogramm. ~ 1 CISC-käsk = 5 RISC käsku Tavaliselt on reaalsetes protsessorites RISC & CISC ideoloogia paralleelselt. 16. Konveier protsessoris: Kuulub RISC ideoloogia alla. IF instruction fetch OF operand fetch OE operand execute (ALU) OS operand store Kuna protsessor suudab korraga teha igast käsust ühte, kuluks ilma konveierita iga käsu täitmiseks 4 takti. Konveier võimaldab korraga ühe käsu IF, teise OF, kolmanda OE ja neljanda OS teostada. Nii surutakse käsu täitmise aega oluliselt kokku.
Joonis 3. Dioodi skeemtähis ja diood 2.9 Transistor Transistor (ingl transfer üle kandma + resistor takisti) on kolme või enama väljaviiguga pooljuhtseadis, mida kasutatakse elektrisignaalide tekitamiseks, võimendamiseks ja muundamiseks. Transistori abil saab ühe elektrisignaali abil juhtida ehk tüürida teist elektrisignaali. Transistorid on kasutusel peaaegu kõikides elektroonikaseadmetes. Arvuti erinevates osades, eriti protsessorites, on ta põhiliseks komponendiks. Nende suurus varieerub mõnekümnest nanomeetrist (kõrgtehnoloogilised kiibid) mõne sentimeetrini (võimendid). 2.10 Pinge Pinge ehk elektriline pinge on füüsikas ja elektrotehnikas kasutatav füüsikaline suurus, mis iseloomustab kahe punkti vahelist elektrivälja tugevuse erinevust ning määrab ära kui palju tööd tuleb teha laengu ümberpaigutamiseks ühest punktist teise. Pinge mõiste võttis 1776.
Käsustiku põhine arhitektuur (ISA) hõlmab: 1. Arvuti käsustiku, 2. Mälu, 3. Programmisti poolt kasutatavad registrid süsteemis. Arvuti ressursid, mis ei ole programmistile kättesaadavad, ei kuulu ISA koosseisu. ISA määratleb mida seadme riistvara teeb, kuid mitte seda, kuidas ta seda teeb. Käsustikupõhised mudelid: akumulaatoripõhine, pinumälupõhine, mälu-mälupõhine, register- mälupõhine, register-registripõhine. 7. Protsessorites kasutatavate käskude vormingud, formaadid käsukoodi valik. Käsustikku kuuluvate käskude puhul eristatakse: 1. Käsu vormingut 2. Käsu formaati. Püsiva vormingu ja formaadiga käsud(MIPS, Power PC, SPARC); Muutuva vormingu ja formaadiga käsud (IBM 360/370, Intel 80x86). Käsuformaat võib olla: 1. Fikseeritud - kõik käsustikku kuuluvad käsud on ühesuguse pikkusega; 2. Varieeruv – käsu pikkus sõltub käsust. Iga käsk peab sisaldama
4) Flash EPROM, saab ümberprogrammeerida elektrooniliselt. Keskmine eluiga uuematel on 10k r/w tsüklit. 5) EEPROM, electrically erasable PROM. Sarnane EPROMile, ei pea UV käes kustutama, saab elektriliselt. Väiksema mahutavusega ja kallimad kui flash EPROMid. Access time 35ns, write cycle 5ms. 5. Konveier protsessoris ja mälus. Protsessori erinevate osade efektiivseks kasutamiseks ja protsessori jõudluse tõstmiseks rakendatakse kaasaegsetes protsessorites käsukonveieri meetodit (Instruction Pipelining). Käsukonveieri põhimõte on alustada järgmise käsu täitmise tsüklit kohe peale jooksva käsutsükli esimese osa lõpetamist ehk kui on jooksva käsu lugemine mälust lõppenud ja algab selle dekodeerimine alustatakse kohe ka järgmise käsu mälust lugemisega, jne. Käsukonveier toimib ideaalselt juhul kui käsud ei ole üksteisest sõltuvad ja eelmise käsu tulemust ei ole vaja järgmise käsu täitmisel kasutada
1 miljoni. Oktoober Be Inc. Lasi välja BeBox-i, millel oli kaks PowerPC 603 protsessorit ning 3 jooksis 66MHz-i juures ja oli uus operatsiooni süsteem BeOS. November Lasti välja Pentium Pro. Tutvustamisel see saavutas taktisageduseks kuni 1 200MHz. See oli esimene ümberehitatud mudel ümber Intel P6 arhitektuuri, hiljem kasutati Pentium II, Pentium III, Pentium M, Core and Core 2 protsessorites. See saavutas 440 MIPS-i ja koosnes 5.5 miljonist transistorist. November 3dfx lasi välja Voodoo graafikakaardi, esimese 3D kiirendaja tarbijale. 6 Suuteline esitama tseene reaalajas kõrgel resolutsioonil. Detsember Netscape alustas JavaScripti arendamisega. 1996 Aeg Sündmus ? Ilmus arvutimäng Quake, esitledes tarkvara ja riistvara suurt arengut peale arvutimängu Doom loomist. Jaanuar Ilmus Netscape Navigator 2
näitaks esimesele vabale pesale ja siis salvestatakse sõna. Lugemisel vastupidi - alguses loetakse sõna ja seejärel moodustatakse SP, et ta osutaks järgmisele varem salvestatud sõnale pinumälus. Riistvaralise realisatsiooni korral on pinumälu põhimõtteliselt rida ühise juhtimisega nihkeregisterid kui infot saab nihutada. Igale sõna bitile vastam oma nihkeregister. Kiiremat riistvaralist realisatsiooni kasutatakse spetsiaalsetes kohtades, üldotstarbelistes protsessorites on tavaliselt programne realisatsioon. Pinumälu kasutatakse alamprogrammide poole pöördumisel tagasipöörde aadressi salvestamiseks, samuti katkestuste korral. PILET 6. Paralleelarvutid (SISD,SIMD,MIMD, MISD). Paralleelarvuti tähendab, ete ühes süsteemis on mitu korraga töötavad ALU, protsessorit jms. Paralleelarvutid on eraldi klassina välja toodud näitamaks , et selle tehnoloogia eelised tulevad esile kõige paremini paralleelselt tüüpi ülesannete puhul: paljude kasutajate
saab esimesena välja. Assotsiatiivmälu - “Content-Adressable Memory” – CAM, võimaldab (üli)kiire otsimise. Erinevalt RAM'ist, kus antakse mälu aadress ja saadakse sisu; Siis assotsiatiivmälu puhul antakse sõne, CAM otsib oma kogu mälust, kas otsitavat sõne seal leidub. Kui leidub, tagastatakse loetelu, kust sõne leiti. Kahe pordiga mälu – lugemine ja kirjutamine samaaegselt, ntx videomälu 33.Siirete(hargnemiste) ennustamine. (Branch Prediction) Protsessorites on tihti eraldi loogikaskeem mis tegeleb hargnemiste ennustamisega, et muuta konveier efektiivsemaks. Hargnemise ennustamine toimub teatud statistiliste kriteeriumite järgi ja ei saa anda alati õiget tulemust, kuid siiski suudab vähendada konveieri uuesti käivitamise vajaduse tõenäosust. Ennustamisel saadakse tõenäosus, et järgmine käsk tuleb siirdekäsk .. reaalsuses vastab ennustusele sündmus 'järgmine käsk' (PC+1). Neli varianti: siiret eeldati & see tuli --> T
Assotsiatiivmälu - "Content-Adressable Memory" CAM, võimaldab (üli)kiire otsimise. Erinevalt RAM'ist, kus antakse mälu aadress ja saadakse sisu; Siis assotsiatiivmälu puhul antakse sõne, CAM otsib oma kogu mälust, kas otsitavat sõne seal leidub. Kui leidub, tagastatakse loetelu, kust sõne leiti. Kahe pordiga mälu lugemine ja kirjutamine samaaegselt, ntx videomälu 3. Siirete (hargnemiste) ennustamine (Branch Prediction) Protsessorites on tihti eraldi loogikaskeem mis tegeleb hargnemiste ennustamisega, et muuta konveier efektiivsemaks. Hargnemise ennustamine toimub teatud statistiliste kriteeriumite järgi ja ei saa anda alati õiget tulemust, kuid siiski suudab vähendada konveieri uuesti käivitamise vajaduse tõenäosust. 15. PILET 1. Multipleksor, demultipleksor Vaata 6.1 2
(Joonis 1). Käsud, mis on tehtud täisarvudega võtavad vähem aega kui ujuva komaga arvudega. Selle probleemi lahendamiseks kasut superskalaarset arhitektuuri, kus konveieris on mitu käsu täitmise osa. (Joonis 2) Joonis 2 Protsessor, kus on kaks seadet tehteks täisarvudega ja kaks ujuvkoma arvudega PowerPC protsessoris on seitse haru käsu täitmiseks ja teoreetiliselt võib olla seitse käsku korraga täitmisel. Superkonveieriga protsessorites – jagatakse konveieri etapid kaheks või enamaks alametapiks (Joonis 3) 12 Joonis 3 Neljaetapiline konveier. Käsukoodi laadimine (IF), operandide laadimine (OF), operatsiooni teostamine (OF) ja tulemuse salvestamine (OS) 7.2. SIMD arhitektuuriga protsessor Võimaldab ühte käsku täita erinevate andmetega Käsk I määrab, millist operatsiooni täidetakse.
Assotsiatiivmälu - "Content-Adressable Memory" CAM, võimaldab (üli)kiire otsimise. Erinevalt RAM'ist, kus antakse mälu aadress ja saadakse sisu; Siis assotsiatiivmälu puhul antakse sõne, CAM otsib oma kogu mälust, kas otsitavat sõne seal leidub. Kui leidub, tagastatakse loetelu, kust sõne leiti. Kahe pordiga mälu lugemine ja kirjutamine samaaegselt, ntx videomälu Siirete (hargnemiste) ennustamine (Branch Prediction). Protsessorites on tihti eraldi loogikaskeem mis tegeleb hargnemiste ennustamisega, et muuta konveier efektiivsemaks. Hargnemise ennustamine toimub teatud statistiliste kriteeriumite järgi ja ei saa anda alati õiget tulemust, kuid siiski suudab vähendada konveieri uuesti käivitamise vajaduse tõenäosust. Pilet 11 1. Multipleksor, demultipleksor - Vaata Pilet6 2. Konveier protsessoris ja mälus - Vaata Pilet1 3. Pinumälu (stack) realiseerimine ja kasutamine protsessoris.
tegevuse teostamiseks kulub RISC protsessoris näiteks 5 korda rohkem käske. Saame tulemuse, et RISC on ikkagi kaks korda kiirem (CISC-l 10 ajaühikut ja RISC-l 1x5=5 ajaühikut). Loomulikult eeldab suurema hulga käskude lugemine suuremat arvu mälu poole pöördumisi, mis kulutavad ka aega. RISC ideoloogia hakkas levima kaheksakümnendatest aastatest. Praegu kasutatakse hübriidstruktuure mis ei ole puhas RISC ega CISC. Näites RISC tuuma ümber on ehitatud CISC kest. RISC protsessorites on palju tegeldud käskude täitmise efektiivsuse tõstmisega. RISC ehk kärbitud käsustikuga arvuti (inglise keeles reduced instruction set computer)on mikroprotsessor, mille tööpõhimõte võrreldes teise protsessoritega (nt CISC Complex Instruction Set Computer) seisneb selle lihtsustatud süsteemis. Seda kõike väga lihtsal põhjusel: iga lisanduv käskluse tüüp mida arvuti sooritab, nõuab rohkem transistoreid ja suuremat ja keerulisemat protsessorit
olev naasmiskäsk (RET-käsk) loeb pinumälust sama aadressi ja salvestab käsuloendurisse tagasi. Programmi täitmine jätkub katkenud kohalt. Riistvaralise realisatsiooni korral on pinumälu põhimõtteliselt rida ühise juhtimisega nihkeregisterid kui infot saab nihutada. Igale sõna bitile vastab oma nihkeregister. Kiiremat riistvaralist realisatsiooni kasutatakse spetsiaalsetes kohtades, üldotstarbelistes protsessorites on tavaliselt programne realisatsioon. Pinumälu kasutatakse alamprogrammide poole pöördumisel tagasipöörde aadressi salvestamiseks, samuti katkestuste korral. XV. RISC ja CISC protsessorid, mikroprogramm /157-163/ RISC Vähe käske, lihtsamad käsud. Interpreteeriv mikroprogramm puudub, käsk läheb kohe täitmisele ehk RISC tuleb käsk täita otse riistvaras ühe taktiga(realiseerimine ALUs)
Näiteks protsessoris 80486 kasutatakse kahte sisemist 8-kilobaidist peitmälu. Teine iseärasus praktilistes süsteemides on see, et peitmälusid rakendatakse mitmel mälutasandil. Lisaks protsessori sisemisele tasandile (nn. L1-taseme peitmälu) on tavaks kujunenud veel teise taseme (L2-taseme) peitmälu kasutamine, mis asub põhimälule lähemal ja on esimese taseme omast palju suurem (kuid ka aeglasem). Uutes protsessorites võib L2- taseme peitmälu paikneda isegi mikroprotsessoriga samas korpuses (Pentium Pro). Peitmälutehnikat kasutatakse andmevahetuse kiirendamiseks ka paljude välismälude (magnetketaste juures). Samasugust põhimõtet võib rakendada ka programsete vahenditega- seda on tehtud peamiselt ketasmälu efektiivsemaks ärakasutamiseks. Siia kuulub nn. virtuaalmälu mõiste, mille all mõistetakse peitmälu näivat laiendamist suuremahulise ketasmälu abil.
kiirem käsutäitmine (paralleelselt) fix käsuformaat käsu lihtsam dekodeerimine mälu poole ainult LOAD & STORE käsud (ühes käsus 3 registeraadressi) võimas registermälu efektiivne andmevahetus alamprogrammidega efektiivne siirdekäskude ja alamprogrammide juhtimine lihtsad käsud CISC Complex Instruction Set Computer Palju käske. Aeglane. Interpretaatori rolli täidab kristalli pinnal realiseeritud mikroprogramm. ~ 1 CISC-käsk = 5 RISC käsku Tavaliselt on reaalsetes protsessorites RISC & CISC ideoloogia paralleelselt. Programm - jada käske. Käsk - ühele käsule vastab mikroprogramm. Mikroprogramm - käsukood määrab mikroprogrammi. Kombinatsioonskeemid ja järjestiskeemid. Kombinarsioonskeemid (Combinational Circuits) x1 y = f (x1,x2,... xn) x2 y Boole`i Teades sisendite loogilisi vrtusi
sinna kirja ka tulemus, mis toob vajaduse suurema registrimälu järele. 3) Andmete sõltuvus Konveieriga protsessoris tekitab probleeme teineteisele järgnevate käskude andmete sõltuvus. Näiteks registri tulemuse liitmisel kasutatakse vana väärtust, kui konveier ei arvesta andmete sõltuvust, mis muudab tulemuse valeks. Sõltuvus võib olla soetud ka käskude täitmise järjekorraga. 3. Siirete (hargnemiste) ennustamine (Branch Prediction). Strateegiad. Protsessorites on tihti eraldi loogikaskeem, mis tegeleb hargnemiste ennustamisega, et muuta konveier efektiivsemaks uuesti käivitamiste arvelt. Hargnemiste ennustamine toimub statistiliste kriteeriumite järgi ja ei anna alati õiget tulemust, kuid aitab vähendada konveieri uuesti käivitamise tõenäosust. Hargnemine tähendab seda, et järgmise käsu aadress ei tule käsuloenduri väärtuse suurendemisega ühe võrra, vaid käsuloendurisse laetakse täiesti uus
kulub RISC protsessoris näiteks 5 korda rohkem käske. Saame tulemuse, et RISC on ikkagi kaks korda kiirem (CISC-l 10 ajaühikut ja RISC-l 1x5=5 ajaühikut). Loomulikult eeldab suurema hulga käskude lugemine suuremat arvu mälu poole pöördumisi, mis kulutavad ka aega. RISC ideoloogia hakkas levima kaheksakümnendatest aastatest. Praegu kasutatakse hübriidstruktuure mis ei ole puhas RISC ega CISC. Näites RISC tuuma ümber on ehitatud CISC kest. RISC protsessorites on palju tegeldud käskude täitmise efektiivsuse tõstmisega. RISC protsessori projekteerimise põhimõtted: · suhetliselt vähe käske (eelistatavalt alla 100) ja vältida tuleb keerulisi käske · vähe adresseerimise viise (eelistatavalt üks või kaks) · vähe erinevaid käsu formaate (eelistatavalt üks või kaks), et kiirendada dekodeerimist · kõik käsud tuleb täita otse riistvaras ühe taktiga (täidetakse ALU-s)
kulub RISC protsessoris näiteks 5 korda rohkem käske. Saame tulemuse, et RISC on ikkagi kaks korda kiirem (CISC-l 10 ajaühikut ja RISC-l 1x5=5 ajaühikut). Loomulikult eeldab suurema hulga käskude lugemine suuremat arvu mälu poole pöördumisi, mis kulutavad ka aega. RISC ideoloogia hakkas levima kaheksakümnendatest aastatest. Praegu kasutatakse hübriidstruktuure mis ei ole puhas RISC ega CISC. Näites RISC tuuma ümber on ehitatud CISC kest. RISC protsessorites on palju tegeldud käskude täitmise efektiivsuse tõstmisega. RISC protsessori projekteerimise põhimõtted: · suhetliselt vähe käske (eelistatavalt alla 100) ja vältida tuleb keerulisi käske · vähe adresseerimise vise (eelistatavalt üks või kaks) · vähe erinevaid käsu formaate (eelistatavalt üks või kaks), et kiirendada dekodeerimist · kõik käsud tuleb täita otse riistvaras ühe taktiga (täidetakse ALU-s)
SIMD arhitektuuriga protsessor – võimaldab käsku täita erinevate andmetega. Käsud täidetakse järjestikku, andmeid töödeldakse paralleelselt. Suurendab tootlikkust. Mälus: vaheldatud mälu võimaldab käivitada konveieri analoogiliselt protsessoriga, mis tähendab, et kui sõna poole pöördumine võtab 4 takti, siis alates neljandast taktist väljastab konveier ühe sõna takti kohta. 3. Siirete (hargnemiste) ennustamine (Branch Prediction). Protsessorites on loogikaskeem, mis tegeleb hargnemiste ennustamisega. See on vajalik, et konveierit peaks võimaliku vähe taaskäivitama. Ennustamine ei pruugi alati olla täpne. Hargnemine tähendab seda, et käsuloendurisse saadetakse järgmise käsu aadressi asemel täiesti uus väärtus. Ennustamiseks kasutatakse kolme põhilist strateegiat: fikseeritud, staatiline ja dünaamiline. Fikseeritud strateegiaga ennustamine – kõige lihtsam ja vanem. Tavaliselt eeldatakse, et hargnemist kunagi ei toimu
Selline mälupuhver on vajalik kui kusagilt tulevat infot võib olla vaja vahepeal säilitada põhjusel, et seda pole koheselt võimalik info saajale edastada. Lisalugemist: wikipedia.org LIFO (Last In, First Out) LIFO pöördusviisi kasutav mälu on mälupuhver kus viimasena kirjutatud info liigub esimesena mälust välja. Eesti keeles on sellise mälu puhul kasutusel mõisted pinumälu või magasiinmälu. Kasutatakse näiteks protsessorites, katkestusega tegelemisel pannakse käsiloleva tegevusega seotud andmed pinumällu ja katkestusega seotud tegevuse lõpus loetakse tagasi. Lisalugemist: wikipedia.org Emaplaat ja emaplaadi kiibistik Emaplaat on suur trükiplaat arvutis, mille peal ja sees on hästi palju erinevaid silmaga nähtavaid elektroonika seadiseid ja radu (väikeseid juhtmeid). Need rajad moodustavad siinid, mida mööda andmed liiguvad erinevate arvuti siseseadmete (ja kaudselt ka välisseadmete) vahel
sõnaosa või aadressi, kus see sõna asub. Üldjuhul võib kokkulangevus olla mitmes sõnas. Kahe pordiga mälu – võimaldab samaaegselt lugeda ja kirjutada. Samaaegne kirjutamine ja lugemine eeldab, et adresseerimine, kirjutamise ja lugemise juhtimise loogika ja andmeedastuse kanalid lugemiseks ning kirjutamiseks peavad olema sõltumatud. Lugemise ja kirjutamise sõltumatus tõstab mälu hinda. Siirete (hargnemiste) ennustamine (Branch Prediction). Protsessorites on tihti eraldi loogikaskeem, mis tegeleb hargnemiste ennustamisega, et muuta konveier mõjusamaks uuesti käivitamise arvelt. Hargnemiste ennustamine toimub teatud statistiliste kriteeriumite järgi ja ei saa anda alati õiget tulemust, kuid suudab siiski vähendada konveieri uuesti käivitamise vajaduse tõenäosust. Hargnemine tähendab seda, et järgmise käsu aadressi ei saada käsuloenduri väärtuse suurendamisega ühe võrra, väid käsundloendurisse laetakse täiesti uus väärtus
Sellepärast on otstarbekas realiseerida konveieriga protsessoris ainult selliseid käske, kus operandid on registermälus ja ka tulemus kirjutatakse sinna. RISC seosed. Andmete sõltuvus: Konveieriga protsessoris tekitab probleeme teineteisele järgnevate käskude andmete sõltuvus. Kui teine käsk kasutab esimeses käsus kasutatud registreid siis konveier peab seisma ning ootama esimese käsu lõpule viimist. Siirete hargnemiste ennustamine. Strateegiad Protsessorites on tihti eraldi loogikaskeem mis tegeleb hargnemiste ennustamisega, et muuta konveier mõjusamaks uuesti käivitamiste arvelt. Hargnemise ennustamine toimub teatud statistiliste kriteeriumite järgi ja ei saa anda alati õiget tulemust, kuid siiski suudab vähendada konveieri uuesti käivitamise vajaduse tõenäosust. Hargnemine tähendab seda, et järgmise käsu aadressi ei saada käsuloenduri väärtuse suurendamisega ühe võrra, vaid käsuloendurisse laetakse täiesti uus väärtus.
Näiteks kui tehte tulemusena saadakse null, s. t tulemi kõik bitid on nullid, siis fikseeritakse olekuregistris nn nulli tunnus ehk lipp (F - flag). Selleks on registris eraldatud üks bitt - nulltunnuse bitt ehk nullbitt (Z - zero), mis tunnuse olemasolu korral viiakse olekusse Z = 1. Kui arvude liitmisel toimub vanemast bitist ülekanne, siis fikseeritakse ülekande tunnus (C - carry) ning tunnuste registri C-bitt viiakse olekusse C = 1. Seda registrit nimetatakse ka lippude registriks. Protsessorites kasutatakse erineva lippude arvuga olekuregistreid Olekuregistri sisu järgi toimub siirdekäskude täitmine. Sõltuvalt keskprotsessori (CPU - central processor unit) tüübist kasutatakse täiendavalt tingimuslike siirete plokki, mis universaalarvutis Pentium on edasi arendatud järgmist käsku prognoosivaks plokiks. Sel viisil saavutatakse arvuti töökiiruse suurenemine. Enamkasutatavatel lippudel on järgmine tähendus: S (N) (sign) negatiivne tulem
annaabi.ee 
