Микропроцессоры и вычислительные комплексы семейства Эльбрус, Ким А.К., Перекатов В.И., Ермаков С.Г., 2013

Микропроцессоры и вычислительные комплексы семейства Эльбрус, Ким А.К., Перекатов В.И., Ермаков С.Г., 2013.

   В учебном пособии представлены результаты многолетней работы специалистов компании ЗАО «МЦСТ», в последние годы тесно сотрудничающей с ОАО «ИНЭУМ им. И. С. Брука».
Описаны вычислительные средства, спроектированные в составе двух архитектурных линий: SPARC и «Эльбрус». Рассмотрены практически все изделия, которые успешно прошли государственные испытания, рекомендованы к серийному производству и начали выпускаться российской промышленностью.
Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника».




Разработки на базе микропроцессорной архитектуры SPARC.
Опыт реализации достаточно простых, хорошо специфицированных и прошедших широкую апробацию спецификаций архитектуры SPARC v8 при освоении микропроцессорных технологий и их дальнейшем усовершенствовании позволил компании существенно расширить свои проектные возможности. Обеспечив совместимость с аналогами с точки зрения системы команд RISC-класса и программной модели, специалисты ЗАО «МЦСТ» ввели в структуру микропроцессоров большое число усовершенствований, направленных на увеличение производительности. На первом этапе были освоены технологические нормы 350 нм при создании микропроцессора МЦСТ-R150 с тактовой частотой 150 МГц, затем компания перешла к использованию технологии 130 нм и разработала одноядерный микропроцессор МЦСТ-R500 с тактовой частотой 500 МГц (выбор тактовых частот определялся главным образом возможностями полузаказного проектирования, соответствующего ресурсам компании). Увеличение производительности микропроцессоров новых поколений достигалось в результате решения проблем, усложняющихся по всему фронту разработки: внедрения современных систем проектирования, создания архитектуры и микроархитектуры кристалла, цифрового проектирования с обеспечением электромагнитной совместимости и целостности сигналов, усовершенствования физического дизайна при наличии все более строгих ограничений на размеры и показатели энергопотребления.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Предисловие.
Список сокращений.
Глава 1. Общая характеристика семейства «Эльбрус».
1.1. История.
1.2. Разработки на базе микропроцессорной архитектуры SPARC.
1.3. Разработки на базе отечественной микропроцессорной архитектуры «Эльбрус».
Глава 2. Микропроцессоры с архитектурой SPARC, вычислительные средства на их основе.
2.1. Микропроцессор МЦСТ-R500.
2.1.1. Основные свойства архитектуры.
2.1.2. Структура.
2.1.3. Конвейеры выполнения команд.
2.1.4. Буфер команд.
2.1.5. Устройство управления.
2.1.6. Арифметико-логическое устройство целых команд.
2.1.7. Арифметическое устройство вещественных команд.
2.1.8. Устройство управления памятью.
2.1.9. Контроллер внешнего кэша и шины MBus.
2.1.10. Технические характеристики микропроцессора.
2.2. Вычислительный комплекс «Эльбрус-90микро».
2.2.1. Структура и технические характеристики.
2.2.2. Устройство вычислителя системного УВС-М.
2.2.3. Устройство сопряжения с внешними абонентами УСВА-М.
2.3. Система на кристалле МЦСТ-R500S.
2.4. Процессорный модуль МВС/C.
2.5. Система на кристалле МЦСТ-R1000.
2.6. Вычислительные системы на базе микросхем МЦСТ-R1000.
Контрольные вопросы и задания.
Глава 3. Микропроцессоры с архитектурой «Эльбрус», вычислительные средства на их основе.
3.1. Поддержка определяющих свойств архитектуры «Эльбрус» в аппаратуре микропроцессора.
3.1.1. Широкое командное слово.
3.1.2. Средства аппаратной поддержки параллельных вычислений.
3.1.3. Двоичная совместимость с Intel х86.
3.1.4. Поддержка защищенного режима исполнения программ в аппаратуре.
3.2. Микропроцессор «Эльбрус».
3.2.1. Структура.
3.2.2. Конвейер выполнения широких команд.
3.2.3. Буфер команд.
3.2.4. Устройство управления.
3.2.5. Регистровый файл.
3.2.6. Устройство логических предикатов.
3.2.7. Устройство подпрограмм.
3.2.8. Арифметико-логическое устройство.
3.2.9. Подсистема памяти.
3.3. Технические характеристики микропроцессора «Эльбрус».
3.4. Вычислительный комплекс «Эльбрус-3М1».
3.4.1. Назначение.
3.4.2. Структура и технические характеристики.
3.5. Система на кристалле «Эльбрус-S».
3.6. Модуль MB3S/C.
3.7. Двухъядерная гетерогенная система на кристалле «Эльбрус-2С+».
Контрольные вопросы и задания.
Глава 4. Общее программное обеспечение вычислительных комплексов семейства «Эльбрус».
4.1. Операционные системы.
4.1.1. Номенклатура поставляемых ОС.
4.1.2. Средства поддержки интерфейса пользователя в составе ОС «Эльбрус».
4.1.3. Система тестирования ОС «Эльбрус».
4.2. Особенности оптимизирующего компилятора вычислительных комплексов, построенных на базе микропроцессоров с архитектурой «Эльбрус».
4.2.1. Этапы преобразования исходного кода.
4.2.2. Методы распараллеливания программ.
4.3. Высокопроизводительная библиотека.
4.4. Система динамической двоичной трансляции х86 → «Эльбрус».
4.5. Обеспечение защищенного исполнения программ на языках С и С++.
4.5.1. Семантические основы.
4.5.2. Контекстная защита.
4.5.3. Реализация защищенного исполнения программ.
Контрольные вопросы и задания.
Приложения.
Приложение 1. Вычислительные комплексы «Эльбрус-90микро» (варианты исполнения).
Приложение 2. Шина MBus.
Приложение 3. Общая характеристика операций микропроцессора «Эльбрус».
Приложение 4. Распределение слогов упакованной ШК по полям исполнительной ШК (схема рассеивания).
Приложение 5. Организация стеков.
Приложение 6. Выполнение аппаратурных операций откачки и подкачки содержимого регистров РгФ.
Приложение 7. Формат операций обращения и хранения данных для кэш-памяти L2$.
Приложение 8. Структура и параметры отображения памяти в таблицах MMU.
Приложение 9. Алгоритм замещения элементов в строке DTLB.
Приложение 10. Настройки режима работы в реальном времени в ОС «Эльбрус».
Список литературы.

Купить .





Теги: учебник по информатике :: информатика :: компьютеры :: Ким :: Перекатов :: Ермаков :: микропроцессор