Архитектура на Pentium Pro

Архитектура на Pentium Pro

1.    Общи сведения

Предложен е от Intel през 1995 година. Базиран е също на суперскаларна вътрешна архитектура. По високата производителност от Pentium се дължи на качествени изменения в архитектурата на процесорния чип. Реализиран е трипътен суперскаларен конвейер.

Една от главните особености на шесто поколение микропроцесорни архитектури IA32се явява динамичното(спекулативното) изпълнение. Под този термин се разбира следната съвкупност от възможности:

• Предсказване на преходите
• Анализ на потока от данни
• Изпреварващо(спекулативно) изпълнение на командите

Вътрешната организация на МП6 съответства на архитектурата RISK затова блокът за избор на команди чете инструкциите от L1 кеша за инструкции и ги декодира в серия от микрооперации.

Това е първият процесор способен да декодира, диспечеризира и изцяло да изпълни три(3) инструкции за един(1) машинен цикъл. За тази цел е интегриран 12 нивов конвейер

2. Блок схема микропроцесора Pentium Pro

3.      Процес на конвейеризация

Разделя се на четири(4) процеса:

а.      Извличане / декодиране;

б.      Диспечеризация / изпълнение;

в.      Оттегляне от изпълнение;

г.       Временно съхранение на инструкциите.

Инструкциите и данните постъпват през магистралния интерфейсен блок. За да се осигури непрекъснато захранване на конвейера с инструкции и данни са предвидени две нива на кеш памет: L₁ кеш за инструкции – 8 КВ и L₁ кеш за данни – 8КВ и е директно свързана с конвейера. L₂  кеш е 256КВ до 1 МВ. Свързана е с ядрото на процесора по 64 битова шина кеш ( виж блоковата схема).

      4.      Изпълнение на инструкциите

Основава се на нов механизъм – динамично изпълнение. То е свързано с:

а.      Дървовидно обхождане при предсказване на преходите(с вероятност >90% може да се предскажат1015 предстоящи преходи).

б.      Динамичен анализ на потока данни(с 20-30 стъпки напред се предвижда програмата);

в.      Спекулативно изпълнение на инструкциите(МП Р6 може да изпълнява инструкции в ред, различен от тяхното подреждане в програмата)

Предсказването се реализира в рамките на текущото разклонение на алгоритъма (еднонивово) при Pentium, а при Pentium Pro е многонивово, което осигурява непрекъснат и актуален поток от инструкции към конвейера.

Динамичният анализ на потока данни се състои в обработка в реално време на текущия поток данни от гледна точка на най-подходящата за изпълнение инструкция.

Спекулативно изпълнение на инструкциите се свързва с възможностите на процесора да изпълнява инструкции в аванс. Независимо от това резултатите се формират за оригиналната последователност на инструкциите. Т.е. процесът на диспечезиране и изпълнение на инструкциите е разграничен от процеса на формиране на крайните резултати.