微機(jī)原理與接口技術(shù)論文

微機(jī)原理與接口技術(shù)論文根據(jù)微處理器的最新發(fā)展(超線程技術(shù)、雙核技術(shù),從Intel系列微處理器整體著眼,又落實(shí)到最基本、最常用的8086處理器,介紹了微機(jī)系統(tǒng)原理、Intel系列微處理器結(jié)構(gòu)、8086指令系統(tǒng)和匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、主存儲(chǔ)器及與CPU的接口、輸入輸出、中斷以及常用的微機(jī)接口電路和數(shù)模(D/A轉(zhuǎn)換與模數(shù)(A/D轉(zhuǎn)換接口。超線程技術(shù)(HT即超線程技術(shù)超線程技術(shù)就是利用特殊的硬件指令,把兩個(gè)邏輯內(nèi)核模擬成兩個(gè)物理芯片,讓單個(gè)處理器都能使用線程級(jí)并行計(jì)算,進(jìn)而兼容多線程操作系統(tǒng)和軟件,減少了CPU的閑置時(shí)間,提高的CPU的運(yùn)行效率。1效能提升一般很多人都會(huì)認(rèn)為,采用超線程技術(shù),就能使得系統(tǒng)效能大幅提升,但是事實(shí)真是如此么?不要忘了我們前面說到的超線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)的必要條件,這可是超線程技術(shù)發(fā)揮應(yīng)有效能的前提條件。除了操作系統(tǒng)支持之外,還必須要軟件的支持。從這點(diǎn)我們就可以看出,就軟件現(xiàn)狀來說,支持雙處理器技術(shù)的軟件畢竟還在少數(shù)。對(duì)于大多數(shù)軟件來說,由于設(shè)計(jì)的原理不同,還并不能從超線程技術(shù)上得到直接的好處。因?yàn)槌€程技術(shù)是在線程級(jí)別上并行處理命令,按線程動(dòng)態(tài)分配處理器等資源。該技術(shù)的核心理念是“并行度(Parallelism”,也就是提高命令執(zhí)行的并行度、提高每個(gè)時(shí)鐘的效率。這就需要軟件在設(shè)計(jì)上線程化,提高并行處理的能力。而PC上的應(yīng)用程序幾乎沒有為此作出相應(yīng)的優(yōu)化,采用超線程技術(shù)并不能獲得效能的大幅提升。上面說的只是軟件支持的現(xiàn)狀,操作系統(tǒng)在這個(gè)方面則沒有太大的問題,畢竟Windows的某些版本、Linux都是支持多處理器的操作系統(tǒng)。并且隨著Intel支持超線程技術(shù)的處理器面世之后,憑借Intel處理器的號(hào)召力,必然會(huì)引起應(yīng)用程序設(shè)計(jì)上的改變,必然會(huì)有更多的支持并行線程處理的軟件面世,屆時(shí),當(dāng)然是支持超線程處理器大顯身手的時(shí)候了。那時(shí)候,普通用戶才能夠從超線程技術(shù)中得到最直接的好處。2必然性提升CPU性能需要。盡管提高CPU的時(shí)鐘頻率和增加緩存容量后的確可以改善CPU性能,但這樣的CPU性能提高在技術(shù)上存在較大的難度。實(shí)際上在應(yīng)用中基于很多原因,CPU的執(zhí)行單元都沒有被充分使用。如果CPU不能正常讀取數(shù)據(jù)(總線/內(nèi)存的瓶頸,其執(zhí)行單元利用率會(huì)明顯下降。另外就是大多數(shù)執(zhí)行線程缺乏ILP(Instruction-LevelParallelism,多種指令同時(shí)執(zhí)行支持。這些都造成了CPU的性能沒有得到全部的發(fā)揮。因此,Intel則采用另一個(gè)思路去提高CPU的性能,讓CPU可以同時(shí)執(zhí)行多重線程,就能夠讓CPU發(fā)揮更大效率,即所謂“超線程(Hyper-Threading,簡(jiǎn)稱“HT””技術(shù)。超線程技術(shù)是在一顆CPU同時(shí)執(zhí)行多個(gè)程序而共同分享一顆CPU內(nèi)的資源,理論上要像兩顆CPU一樣在同一時(shí)間執(zhí)行兩個(gè)線程,P4處理器需要多加入一個(gè)LogicalCPUPointer(邏輯處理單元。因此新一代的P4(奔騰4HT的面積比以往的P4增大了5%。而其余部分如ALU(整數(shù)運(yùn)算單元、FPU(浮點(diǎn)運(yùn)算單元、L2Cache(二級(jí)緩存則保持不變,這些部分是被分享的。雖然采用超線程技術(shù)能同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)線程,但它并不象兩個(gè)真正的CPU那樣,每個(gè)CPU都具有獨(dú)立的資源。當(dāng)兩個(gè)線程都同時(shí)需要某一個(gè)資源時(shí),其中一個(gè)要暫時(shí)停止,。并讓出資源,直到這些資源閑置后才能繼續(xù)。因此超線程的性能并不等于兩顆CPU的性能。英特爾P4超線程有兩個(gè)運(yùn)行模式,SingleTaskMode(單任務(wù)模式及MultiTaskMode(多任務(wù)模式,當(dāng)程序不支持Multi-Processing(多處理器作業(yè)時(shí),系統(tǒng)會(huì)停止其中一個(gè)邏輯CPU的運(yùn)行,把資源集中于單個(gè)邏輯CPU中,讓單線程程序不會(huì)因其中一個(gè)邏輯CPU閑置而減低性能,但由于被停止運(yùn)行的邏輯CPU還是會(huì)等待工作,占用一定的資源,因此Hyper-ThreadingCPU運(yùn)行SingleTaskMode程序模式時(shí),有可能達(dá)不到不帶超線程功能的CPU性能,但性能差距不會(huì)太大。也就是說,當(dāng)運(yùn)行單線程運(yùn)用軟件時(shí),超線程技術(shù)甚至?xí)档拖到y(tǒng)性能,尤其在多線程操作系統(tǒng)運(yùn)行單線程軟件時(shí)容易出現(xiàn)此問題。需要注意的是,含有超線程技術(shù)的CPU需要芯片組、軟件支持,才能比較理想的發(fā)揮該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。操作系統(tǒng)如:MicrosoftWindowsXP、MicrosoftWindows2003,Linuxkernel2.4.x以后的版本也支持超線程技術(shù)。支持超線程技術(shù)的芯片組包括如:。Intel芯片組:845、845D和845GL是不支持支持超線程技術(shù)的;845E芯片組自身是支持超線程技術(shù)的,但許多主板都需要升級(jí)BIOS才能支持;在845E之后推出的所有芯片組都支持支持超線程技術(shù),例如845PE/GE/GV以及所有的865/875系列以及915/925系列芯片組都支持超線程技術(shù)。ⅥA芯片組:。P4X266、P4X266A、P4M266、P4X266E和P4X333是不支持支持超線程技術(shù)的,在P4X400之后推出的所有芯片組都支持支持超線程技術(shù),例如P4X400、P4X533、PT800、PT880、PM800和PM880都支持超線程技術(shù)。SIS芯片組:SIS645、SIS645DX、SIS650、SIS651和早期SIS648是不支持支持超線程技術(shù)的;后期的SIS648、SIS655、SIS648FX、SIS661FX、SIS655FX、SIS655TX、SIS649和SIS656則都支持超線程技術(shù)。ULI芯片組:M1683和M1685都支持超線程技術(shù)。ATI芯片組:ATI在Intel平臺(tái)所推出的所有芯片組都支持超線程技術(shù),包括Radeon9100IGP、Radeon9100ProIGP和RX330。nVidia芯片組:即將推出的nForce5系列芯片組都支持超線程技術(shù)。3工作原理在處理多個(gè)線程的過程中,多線程處理器內(nèi)部的