При вивченні особливостей роботи програм було виявлено, що вони звертаються до тих чи інших областях пам'яті з різною частотою, а саме: комірки пам'яті, до яких програма зверталася недавно, швидше за все, будуть використані знову. Припустимо, що мікропроцесор здатний зберігати копії цих інструкцій в своїй локальній пам'яті. У цьому випадку процесор зможе кожен раз використовувати копію цих інструкцій протягом усього циклу. Доступ до пам'яті знадобитися на самому початку.
КЕШ першого рівня (L1 cache). Кеш-пам'ять, що знаходиться усередині процесора. Вона швидше всіх інших типів пам'яті, але менше за обсягом. Зберігає зовсім недавно використану інформацію, яка може бути використана при виконанні коротких програмних циклів. КЕШ другого рівня (L2 cache). Також знаходиться всередині процесора. Інформація, що зберігається в ній, використовується рідше, ніж інформація, що зберігається в кеш-пам'яті першого рівня, але зате по обсязі пам'яті він більше. Також в даний час в процесорах використовується кеш третього рівня. КЕШ другого рівня (L2 cache).
Також знаходиться всередині процесора. Інформація, що зберігається в ній, використовується рідше, ніж інформація, що зберігається в кеш-пам'яті першого рівня, але зате по обсязі пам'яті він більше. Також в даний час в процесорах використовується кеш третього рівня. Основна пам'ять. Набагато більше за обсягом, ніж кеш-пам'ять, і значно менш швидкодіюча. Багаторівнева кеш-пам'ять дозволяє знизити вимоги найбільш продуктивних мікропроцесорів до швидкодії основний динамічної пам'яті. Так, якщо скоротити час доступу до основної пам'яті на 30%, то продуктивність добре сконструйованої кеш-пам'яті підвищитися тільки на 10-15%. Кеш-пам'ять, як відомо, може досить сильно впливати на продуктивність процесора залежно від типу виконуваних операцій, однак її збільшення зовсім не підніме загальну продуктивність роботи процесора. Все залежить від того, наскільки додаток оптимізований під дану структуру і використовує кеш, а також від того, поміщаються чи різні сегменти програми в кеш цілком або шматками. Кеш-пам'ять не тільки підвищує швидкодію мікропроцесора при операції читання з пам'яті, але в ній також можуть зберігатися значення, записувані процесором в основну пам'ять; записати ці значення можна буде пізніше, коли основна пам'ять буде не зайнята. Така кеш-пам'ять називається кешем зі зворотним записом (write back cache). Її можливості і принципи роботи помітно відрізняються від характеристик кеша з наскрізною записом (write through cache), який бере участь тільки в операції читання з пам'яті.
Шина - це канал пересилання даних, використовуваний спільно різними блоками системи. Шина може являти собою набір провідних ліній у друкованій платі, проводу, припаяні до висновків роз'ємів, в які вставляються друковані плати, або плоский кабель. Інформація передається по шині у вигляді груп бітів. До складу шини для кожного біта слова може бути передбачена окрема лінія (паралельна шина), або всі біти слова можуть послідовно в часі використовувати одну лінію (послідовна шина). До шини може бути підключено багато прийомних пристроїв - одержувачів. Зазвичай дані на шині призначаються тільки для одного з них. Поєднання керуючих і адресних сигналів, визначає для кого саме.
. 2 Еволюція процесорів
Першим етапом, що торкнувся період з 40-х по кінець 50-х років, було створення процесорів з використанням електромеханічних реле, феритових сердечників (пристроїв пам'яті) і вакуумних ламп. Вони встановлювалися в спеціальні роз'єми на модулях, зібраних в стійки.
Велика кількість таких стійок, з'єднаних провідниками, у сумі представляли процесор. Відмінною особливістю була низька надійність, низька швидкодія і велике тепловиділення.
Другим етапом, з середини 50-х до середини 60-х, стало впровадження транзисторів. Транзистори монтувалися вже на близькі до сучасних по виду платам, встановлюваним в стійки. Як і раніше, в середньому процесор складався з декількох таких стійок. Зросло швидкодія, підвищилася надійність, зменшилася енергоспоживання. Третім етапом, які настали в середині 60-х років, стало використання мікросхем. Спочатку використовувалися мікросхеми низького ступеня інтеграції, що містять прості транзисторні та резисторні збірки, потім у міру розвитку технології стали використовуватися мікросхеми, реалізують окремі елементи цифрової схемотехніки (спочатку елементарні ключі і логічні елементи, потім більш складні елементи - елементарні регістри, лічильники, суматори).
. 3 Основні напрямки розвитку мікропроцесорів
Сучасні процесори AMD і Intel хоч і забезпечують чудову швидкодію, а також підтримують величезне число сучасних технологій, все ще залишаються сильно зміненими розробками 10-річної давності. ...
