Обзор архитектуры процессоров Pentium, Pentium PRO, Pentium II фирмы Intel. Процессор Pentium - P54. Выпущен в 1993 г. Разрядность шины адреса - 32 бита, таким образом, максимальный размер адресуемой памяти равен 4 Гб. Разрядность шины данных - 64 бита. Процессоры P54 включают в себя: Суперскалярная архитектура - два параллельно работающих конвейера обработки позволяют одновременно обрабатывать до двух инструкций за такт. Конвейеры носят названия U и V. U-конвейер (U-pipeline) - это АЛУ с полным набором инструкций, он может исполнять все целочисленные инструкции и инструкции с плавающей точкой. V-конвейер (V-pipeline) - АЛУ с ограниченным набором инструкций, может исполнять только простые (выполняемые за один такт - MOV, INC, DEC и т.п.) инструкции - черты RISC-архитектуры. На кристалле интегрирован ассоциативный кэш первого уровня - L1 размером 16К, который включает в себя раздельные кэши команд и данных (по 8К для команд и для данных). Кэш может быть сконфигурирован как WT (write-trough) - со сквозной записью либо с обратной записью -WB (write-back). Вкратце алгоритм работы WT и WB выглядят так: при сквозной записи (write-through) каждая операция записи одновременно выполняется и в строку кэша, и в ОЗУ. При этом, ЦП при каждой операции записи вынужден ждать окончания относительно долгой записи в ОЗУ. Алгоритм WB (обратная запись) позволяет уменьшить количество операций записи на шине основной памяти. Если блок памяти, в который должна производиться запись отображён и в кэше, то физическая запись сначала будет воспроизведена в эту действительную строку кэша, и она будет отмечена как грязная (dirty) или модифицированная, т.е. требующая выгрузки в ОЗУ. Только после этой выгрузки строка станет чистой (clean) и её можно будет использвать для кэширования других блоков без потери целостности данных. В ОЗУ данные переписываются только целой строкой. Каждый из кэшей включает в себя строки длиной 32 байта и содержит буфер TLB - буфер преобразования линейных адресов в физические. Кэш поддерживает протокол MESI, названный по определяемым им состояниям: Modified, Exclusive, Shared и Invalid. M-state - строка присутствует только в одном кэше и она модифицирована. Доступ к этой строке возможен без регенерации внешнего цикла (по отношению к локальной шине). E-state - строка присутствует только в одном кэше, но она не модифицирована. Доступ к этой строке возможен без регенерации внешнего цикла. При записи в неё она перейдёт в состояние "M". S-state - строка может присутствовать в нескольких кэшах. Её чтение возможно без регенерации внешнего цикла, а запись в неё должна сопровождаться сквозной записью в ОЗУ, что повлечёт за собой аннулирование соответствующих строк в других кэшах. I-state - строка отсутствуует в кэше, её чтение может привести к генерации цикла заполнения строки. Запись в неё будет сквозной и выйдет на внешнюю шину. Процессор имеет встроенный усовершенствованный блок вычисления с плавающей точкой. Быстрые алгоритмы полностью переработанного со времён 487-сопроцессоров FPU обеспечивают более чем десятикратное увеличение скорости при работе с основными операциями, включающими ADD, MUL, LOAD и т.п. по сравнению с 487. Конвейерная организация позволяет обрабатывать две целочисленные операции и одну (а при определённых условиях и две) операцию с плавающей точкой за такт. Применена технология динамического предсказания ветвлений, для этого введены два буфера предвыборки. Введена возможность оперирования страницами размером 4 Мб в режиме страничной переадресации. Введено расширение архитектуры (относительно базовой архитектуры 32-х разрядных МП) - добавлены новые регистры и команды. ............