Технологія MMX

курсова робота з інформатики

ЗМІСТ

1. Аналіз, передумови

У лютому 1995 року Intel провела презентацію перших робочих зразків мікропроцесора 80686 (Р6), що носить ім'я Pentium Pro, який з'явився удосконаленням архітектури процесорів сімейства Pentium. На відміну від звичайного Pentium, CPU Pentium Pro має не п'ять, а чотирнадцять ступенів при конвеєрній обробці, а кількість самих конвеєрів збільшилася до трьох. Застосовуються статистичний і динамічний методи прогнозу переходів, що підвищує їх ефективність до 90%. Вперше L2 cache став вбудованим в мікросхему самого процесора, що не забарилося позначитися на ефективності використання процесорного часу, оскільки кеш-пам'ять тепер змогла працювати на більш високих частотах в порівнянні з системною платою. Надалі зовнішній кеш став вбудовуватися у всі Intel (і не тільки) мікропроцесори. CPU Pentium Pro функціонують на частотах 133, 150, 166 і 200 MHz. Завдяки введеним новинкам Pentium Pro при рівних тактових частотах виконує розрахунки на 20-40% швидше, ніж звичайний Pentium. Pentium Pro також підтримує багатопроцесорні (до 4-х штук в системі) конфігурації.

Нарешті, останнім представником сімейства CPU під загальною назвою Pentium є мікропроцесор Pentium MMX, що з'явився 8 січня 1997-го року. Технологія MMX є одним з найістотніших покращань в процесорній архітектурі, коли-небудь до того вироблюваних Intel. Процесор Pentium MMX має 57 додаткових інструкцій, прискорюючих виконання мультимедійних операцій, наприклад роботу графічних і комунікаційних програм (природно, скомпільованих з урахуванням технології MMX, а це практично всі Windows-програми). В співпроцесорах Pentium MMX є 8 універсальних регістрів по 80 бітів кожний для операцій над числами з плаваючою крапкою. При описі числа з плаваючою крапкою використовується 64 біти для мантиси і 16 біт для експоненти. Команди MMX використовують тільки 64-розрядну частину мантиси кожного з регістрів співпроцесора. Регістри співпроцесора можуть містити 8 упакованих байт, 4 упаковані 16-розрядні слова, два упаковані 32-розрядні слова або ж одне 64-розрядне слово. Таким чином, дані мультимедіа, розрядність яких рівна восьми, упаковується в одне 64-розрядне слово, і над ним проводиться якась загальний дія. Ця методика називається одиночною командою з множинними даними (Single Instruction Multiple Data, SIMD) і орієнтована на алгоритми і типи даних, які характерні для мультимедіа-додатків. Оскільки за часів процесорів Pentium такі додатки набули повсюдне поширення, то введення технології MMX дозволило суттєво підняти продуктивність цих CPU. MMX підтримують також і всі подальші процесори Intel та інших фірм. Крім того, швидкодія процесора підвищена за рахунок удвічі більшої кеш-пам'яті першого рівня (тепер її об'єм складає 32 Kb – по 16 Kb для команд і даних) і оптимізованої внутрішньої архітектури. Збільшена на один крок в порівнянні з Pentium довжина конвеєра – тепер вона склала 6 ступенів. Блок прогнозів запозичений у Pentium Pro.

Ефективність MMX викликає деякі сумніви, оскільки ті функції, для яких вони доцільні, з успіхом виконуються акселераторами графічних карт, які стали вже буденними.

Окрім MMX-розширення, в архітектурі Pentium MMX є ряд удосконалень, що підвищують його продуктивність і на звичайних операціях. Частоти ядра процесора (166, 200, 233, 266 Мгц) при частоті зовнішньої шини 66 Мгц задаються дещо іншими комбінаціями сигналів BF0, BF1, відповідних коефіцієнтам множення 2,5, 3, 3,5 і 4.

В двопроцесорних системах Pentium MMX підтримує тільки симетричну архітектуру, можливість функціонально-надмірного контролю (FRC) вилучена.

Застосовано роздільне живлення ядра (напруга 2,7-2,9 В, номінал 2,8 В) і інтерфейсних схем (3,135-3,6 В, номінал 3,3 В). Процесор сумісний по виведеннях з Pentium другого покоління з технологією VRT і встановлюється в сокет 7 (установка в сокет 5 механічно можлива, але електрично недопустима).

Процесори Pentium® OverDrive® Processor With MMX Technology – варіант процесорів MMX з тактовою частотою 150, 166, 180 і 200 Мгц для заміни звичайних (не MMX) процесорів Pentium 75-200 Мгц. Вони відрізняються фіксованим коефіцієнтом множення частоти (3) і відсутністю можливостей двопроцесорних конфігурацій. Ці процесори мають вбудований VRM і призначені для установки в сокет типу 5 або 7 (хоча в сокет 7 дешевше встановити «просто» MMX).

Зараз процесори класу Pentium вважаються давно застарілими і використовуються дуже нечасто, хоча треба віддати належне, що для багатьох офісних додатків їх потужності й до цього дня достатньо.

2. Будова, принцип організації, функціонування

Абревіатура MMX походить від виразу MultiMedia eXtension – розширення для мультимедіа, яке реалізоване фірмою Intel в своїй серії процесорів MMX з тактовою частотою 166 Мгц і більше. Історично склалося так, що майже будь-яке нове рішення в області персональних комп'ютерів широко рекламується і підноситься як епохальне, обіцяюче небачений досі розквіт комп'ютерним технологіям, проте багато разів подібний галас обертався дуже скромним реальним ефектом. Ця ж доля спіткала й Pentium MMX.

У чому відмінності від Pentium?

Процесор Pentium MMX відрізняється від "звичайного" Pentium по шести основних пунктах:

Набір з 57 нових команд і є основною відмінністю; інші два – не більш, ніж "супутні зміни". Хоча збільшений об'єм кеша і внутрішніх буферів і інтимізований конвеєр дещо прискорюють роботу будь-яких додатків, проте основне збільшення продуктивності – до 60% – можливо тільки при використанні програм, що правильно застосовують