Розуміння дизайну мікроархітектури процесора передбачає аналіз різних обчислень і забезпечення відповідності галузевим стандартам. Цей посібник надає приклади уточнення цих концептів і допомогу в розробці ефективних процесорів.

Основні поняття в мікроархітектурі

Мікроархітектура процесора відноситься до організації компонентів процесора і як вони взаємодіють для виконання інструкцій. Ключові елементи включають інструкцію трубопроводу, кеш ієрархію і виконання блоків.

Розрахунок в дизайні мікроархітектури

Проектування процесора вимагає обчислення, пов'язаних з частотою годинника, введенням інструкції та споживанням електроенергії. Наприклад, для визначення часу годинника, розглянути найбільшу затримку між етапами трубопроводів.

Надаючи затримки етапу: fetch (2 ns), decode (1,5 ns), виконувати (3 ns), доступ до пам'яті (2,5 ns), а також записувати зворотний дзвінок (1 ns). Час циклу повинен бути принаймні 3 ns, щоб вмістити найбільш повільний етап.

Стандартний комплаєнс в дизайні

Процесори повинні дотримуватися стандартів, таких як IEEE 754 для плаваючого арифметичне та кс86 або архітектурні конструкції для інструкційних наборів. Дотримання забезпечує сумісність та надійність по всій системі.

Наприклад, при розробці плаваючого точкового блоку перевірте, що він правильно реалізує операції з електромережами та винятковим процесом.

Приклад: Розрахунок розміру кешу

Насадка процесора має 4 рівні кешу з наступними розмірами: L1 (32 KB), L2 (256 KB), L3 (8 Мб), а також основну пам'ять (16 ГБ). Для оптимізації продуктивності розмір кешу слід збалансовано на основі затримки доступу і ударних ставок.

Розрахунок загальної ємності кешу передбачає підведення розмірів всіх рівнів, які в цьому випадку становить 8,256 Мб кешу ієрархії перед основним доступом пам'яті.