Sistemi a Microprocessore
Applicazioni di rete
Software applicativo
software
Software di sistema
Linguaggio Assembler
Architettura degli
elaboratori
Nostro livello
di interesse
Livelli
crescenti
di astrazione
Instruction set architecture
Organizzazione del computer
Progetto di VLSI/circuiti/logica
hardware
Progetto del dispositivo
Fisica del
semiconduttore/materiali
Prof. Marco Mezzalama
Prof. Marco Mezzalama
Modello base di architettura informatica
Microprocessore
Central
Processing
Unit
Unità
di
controllo
(2) CPU legge le istruzioni ed i dati dalla memoria,
esegue le istruzioni e scrive i risultati in memoria
ALU
(1) programma caricato in memoria
ABUS
DBUS
CBUS
Unità di Unità di Unità di
decodif. gestione gestione
istruz.
indirizzi
BUS
Registri
UNITA’ ESECUTIVA
Input/
Output
Memoria
(3) Risultati in
output
dischi
tastiera/mouse
rete
Ecc.
Prof. Marco Mezzalama
Prof. Marco Mezzalama
Clock interno e di sistema
Esecuzione
Fetch
Decodifica
i -1
F D E F D E F D E F D
i
i+1
i+2
i+3
E
ALU
2 GHz
t
verso
Registri
Marco Mezzalama – Maurizio Rebaudengo
BUS
100MHz
Istruzione
i-esima
Prof. Marco Mezzalama
Interfaccia
Prof. Marco Mezzalama
1
Sistemi a Microprocessore
Migliorare
Le prestazioni!
Disaccoppiare i bus di sistema (BIU)
dalla cpu mediante buffer:
• Coda di prefetch
• cache
i -1
F D E
i
F D E
i+1
F D E
Aumentare il parallelismo di
esecuzione:
• Pipeline
• Architettura superscalare
Prof. Marco Mezzalama
t
i+2
Prof. Marco Mezzalama
Architettura IA-16 e IA-32
Architettura IA-32
IA-16
PROTECTED MODE
•Indirizzamenti su 16 bit (offset)
•Registri 8, 16 bit
•Nativa su 8086 e 286
È il modo nativo del pentium in cui tutte le
funzionalità architetturali sono disponibili
Ambiente di Windows NT, 2000, xp
IA – 32
REAL MODE
•Indirizzamenti su 16, 32 bit (offset)
•Registri 8,16,32 bit
•Nativa su 386,486, pentium
Realizza la modalità 8086 in modello IA – 16
Ambiente di MS-DOS
È attivo all’avvio del processore
Prof. Marco Mezzalama
Architettura IA-32
Prof. Marco Mezzalama
Microprocessori INTEL 80x86
1993
VIRTUAL 8086 MODE
Emulazione in modo protetto dell’ambiente real
IA-16
Impiegato in Win per emulare su più task il
mondo DOS
Prof. Marco Mezzalama
Marco Mezzalama – Maurizio Rebaudengo
Pentium
MIPS: 100+ (66 MHz)
Transistors: 3.000.000+
1989
80486
MIPS: 41 (50 MHz)
Transistors: 1.200.000
1985
80386
MIPS: 11 (33 MHz)
IA _ 32
Transistors: 275.000
1982
80286
MIPS: 3 (12 MHz)
Transistors: 134.000
1979
8088/8086
IA _ 16
MIPS: 0.33 (5 MHz)
Transistors: 29.000
Prof. Marco Mezzalama
2
Sistemi a Microprocessore
TYPE
YEAR
1978
D/A bus L1 cache System
CLK
16720
4.77 -8
CPU
CLK
4.77-8
8086
386
1985
32/32
16-33
16-33
486
1992
32/32
8
25-50
50-100
Pentium
1993
64/32
8+8
60
200
Pentium
pro
Pentium
II
Pentium
IV
1995
64/32
8+8
66
200
1998
64/36
16+16
66/100
450
2000
64/36
12+8+L2 300
Microprocessori INTEL 80x86
ITANIUM - IA 64
2000
Pentium IV
32/64 bit – 3 GHz
Transistors: 50.000.000
1998
Pentium II
32 bit - 450 MHz
Transistors: 7.000.000+
1995
Pentium PRO
32 bit - 200 MHz
Transistors: 7.000.000+
1993
Pentium
32 bit - (166 MHz)
Transistors: 3.000.000+
Prof. Marco Mezzalama
IA _ 32
2500
Prof. Marco Mezzalama
ARCHITETTURA BASE DI UN PC
Il modello PC
Processore (CPU, NPU)
M
Control chip
Memoria
(interr., dma)
(DRAM, ROM)
8259
Prof. Marco Mezzalama
8255
8254
8250
Parallel
Port
control
Timer
UART
6845
8237
nP765
SLOT
Prof. Marco Mezzalama
Microprocessore
istruzioni
operandi
CPU
L1
I-cache
L1
D-cache
L2 cache
Bus
Memoria
Prof. Marco Mezzalama
Marco Mezzalama – Maurizio Rebaudengo
Input/
Output
dischi
tastiera/mouse
rete
ecc.
Prof. Marco Mezzalama
3
Sistemi a Microprocessore
Architettura del PC
clock
Coproc Cache
(L1)
CPU
Host bus
BUS veloce
(AGP)
Cache
(L2)
DRAM
BUS veloce
(PCI)
LAN
BUS lento
(ISA)
Prof. Marco Mezzalama
Marco Mezzalama – Maurizio Rebaudengo
4