1. تردد معالج الخادم
يُطلق على التردد الرئيسي لمعالج الخادم أيضًا اسم تردد الساعة، والوحدة هي MHz وتستخدم للإشارة إلى سرعة الحوسبة لوحدة المعالجة المركزية. التردد الرئيسي لوحدة المعالجة المركزية = FSB × عامل الضرب. يعتقد الكثير من الناس أن التردد الرئيسي هو الذي يحدد سرعة تشغيل وحدة المعالجة المركزية. وهذا ليس من جانب واحد فقط، ولكن أيضًا بالنسبة للخوادم، فإن هذا الفهم متحيز أيضًا. حتى الآن، لا توجد صيغة محددة يمكنها إدراك العلاقة العددية بين التردد الرئيسي وسرعة الحوسبة الفعلية. حتى أن الشركتين الرئيسيتين لتصنيع المعالجات، Intel وAMD، لديهما خلافات كبيرة حول هذه النقطة. نبدأ من Intel بالنظر إلى اتجاهات تطوير المنتج يمكننا أن نرى أن إنتل تولي أهمية كبيرة لتعزيز تطوير ترددها الرئيسي. مثل الشركات المصنعة الأخرى للمعالجات، قام شخص ما بمقارنتها ذات مرة بمعالج 1G Transmeta، وتعادل كفاءته التشغيلية معالج Intel 2G.
لذلك، لا يرتبط التردد الرئيسي لوحدة المعالجة المركزية بشكل مباشر بقوة الحوسبة الفعلية لوحدة المعالجة المركزية. يشير التردد الرئيسي إلى سرعة تذبذب إشارة النبض الرقمي في وحدة المعالجة المركزية. يمكننا أيضًا أن نرى أمثلة على ذلك في منتجات معالجات Intel: يمكن أن تعمل شرائح Itanium بسرعة 1 جيجا هرتز تقريبًا بسرعة 2.66 جيجا هرتز Xeon/Opteron، أو 1.5 جيجا هرتز Itanium 2 بسرعة 4 جيجا هرتز Xeon/Opteron تقريبًا. تعتمد سرعة الحوسبة لوحدة المعالجة المركزية أيضًا على مؤشرات الأداء للجوانب المختلفة لخط أنابيب وحدة المعالجة المركزية.
بالطبع، يرتبط التردد الرئيسي بسرعة الحوسبة الفعلية. لا يمكن القول إلا أن التردد الرئيسي هو جانب واحد فقط من أداء وحدة المعالجة المركزية ولا يمثل الأداء العام لوحدة المعالجة المركزية.
2. تردد الناقل الأمامي للخادم (FSB).
يؤثر تردد الناقل الأمامي (FSB) (أي تردد الناقل) بشكل مباشر على سرعة تبادل البيانات المباشرة بين وحدة المعالجة المركزية والذاكرة. هناك صيغة يمكن حسابها، وهي أن عرض النطاق الترددي للبيانات = (تردد الناقل × عرض النطاق الترددي للبيانات)/8. يعتمد الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي لنقل البيانات على العرض وتردد الإرسال لجميع البيانات المرسلة في وقت واحد. على سبيل المثال، يحتوي Xeon Nocona الحالي الذي يدعم 64 بت على ناقل أمامي بسرعة 800 ميجاهرتز، وفقًا للصيغة، يبلغ الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي لنقل البيانات 6.4 جيجابايت/ثانية.
الفرق بين تردد FSB وFSB: تشير سرعة FSB إلى سرعة نقل البيانات، وFSB هي سرعة التشغيل المتزامن بين وحدة المعالجة المركزية واللوحة الأم. بمعنى آخر، يشير الناقل الأمامي بسرعة 100 ميجا هرتز على وجه التحديد إلى إشارة النبض الرقمية التي تتأرجح عشرة ملايين مرة في الثانية، بينما يشير الناقل الأمامي بسرعة 100 ميجا هرتز إلى مقدار نقل البيانات الذي يمكن أن تقبله وحدة المعالجة المركزية في الثانية، وهو 100 ميجا هرتز × 64 بت÷8 بايت. / بت = 800 ميجابايت / ثانية.
في الواقع، أدى ظهور بنية "HyperTransport" إلى تغيير التردد الفعلي للحافلة الأمامية (FSB). لقد علمنا سابقًا أن بنية IA-32 يجب أن تحتوي على ثلاثة مكونات مهمة: Memory Controller Hub (MCH)، وI/O Controller Hub، وPCI Hub، مثل شرائح Intel النموذجية Intel 7501 وIntel7505، وهي معالجات Xeon مزدوجة توفر MCH المصممة خصيصًا لوحدة المعالجة المركزية تردد ناقل أمامي يبلغ 533 ميجاهرتز. ومع ذاكرة DDR، يمكن أن يصل عرض النطاق الترددي للناقل الأمامي إلى 4.3 جيجابايت/ثانية.
ومع ذلك، مع استمرار تحسن أداء المعالج، فإنه يجلب أيضًا العديد من المشكلات إلى بنية النظام. لا تحل بنية "HyperTransport" المشكلة فحسب، بل تعمل أيضًا على تحسين عرض النطاق الترددي للحافلة بشكل أكثر فعالية، مثل معالجات AMD Opteron. تسمح بنية ناقل HyperTransport I/O المرنة بدمج وحدة التحكم في الذاكرة، بحيث لا ينقل المعالج البيانات من خلال ناقل النظام تقوم مجموعة الشرائح بتبادل البيانات مباشرة مع الذاكرة. في هذه الحالة، لا أعرف من أين أبدأ الحديث عن تردد الناقل الأمامي (FSB) في معالجات AMD Opteron.
3. معالج FSB
FSB هو التردد الأساسي لوحدة المعالجة المركزية، ووحدته هي أيضًا MHz. يحدد FSB الخاص بوحدة المعالجة المركزية سرعة تشغيل اللوحة الأم بأكملها. بصراحة، في أجهزة الكمبيوتر المكتبية، ما نسميه رفع تردد التشغيل يشير إلى رفع تردد التشغيل لوحدة المعالجة المركزية (FSB) (بالطبع، في الظروف العادية، يتم قفل مضاعف وحدة المعالجة المركزية)، وأعتقد أن هذا مفهوم جيدًا. ولكن بالنسبة لوحدات المعالجة المركزية للخادم، لا يُسمح مطلقًا برفع تردد التشغيل. كما ذكرنا سابقًا، تحدد وحدة المعالجة المركزية سرعة تشغيل اللوحة الأم. إذا تم رفع تردد تشغيل وحدة المعالجة المركزية للخادم وتغيير FSB، فستحدث عملية غير متزامنة (تدعم العديد من اللوحات الأم لسطح المكتب التشغيل غير المتزامن.) سيؤدي ذلك إلى حدوث عملية غير متزامنة الخادم يعمل بشكل غير متزامن.
في معظم أنظمة الكمبيوتر الحالية، يكون FSB أيضًا هو سرعة التشغيل المتزامن بين الذاكرة واللوحة الأم. وبهذه الطريقة، يمكن فهم أن FSB الخاص بوحدة المعالجة المركزية متصل مباشرة بالذاكرة لتحقيق حالة تشغيل متزامنة بين الاثنين. من السهل الخلط بين تردد FSB وتردد FSB، فلنتحدث عن الفرق بين الاثنين في مقدمة FSB التالية.
4. بت وحدة المعالجة المركزية وطول الكلمة
البت: يُستخدم النظام الثنائي في الدوائر الرقمية وتكنولوجيا الكمبيوتر، والرمزان هما "0" و"1" فقط، سواء كان "0" أو "1" عبارة عن "بت" في وحدة المعالجة المركزية.
طول الكلمة: في تكنولوجيا الكمبيوتر، يُطلق على عدد الأرقام الثنائية التي يمكن لوحدة المعالجة المركزية معالجتها في وقت واحد لكل وحدة زمنية (في نفس الوقت) اسم طول الكلمة. ولذلك، فإن وحدة المعالجة المركزية التي يمكنها معالجة البيانات بطول كلمة 8 بت تسمى عادة وحدة المعالجة المركزية 8 بت. وبنفس الطريقة، يمكن لوحدة المعالجة المركزية ذات 32 بت معالجة البيانات الثنائية بطول كلمة يبلغ 32 بت لكل وحدة زمنية. الفرق بين البايت وطول الكلمة: بما أن الأحرف الإنجليزية شائعة الاستخدام يمكن تمثيلها بثنائي 8 بت، فإن 8 بت تسمى عادةً بايت. طول الكلمة غير ثابت، ويختلف طول الكلمة باختلاف وحدات المعالجة المركزية (CPU). يمكن لوحدة المعالجة المركزية ذات 8 بت معالجة بايت واحد فقط في كل مرة، بينما يمكن لوحدة المعالجة المركزية ذات 32 بت معالجة 4 بايت في المرة الواحدة، وبالمثل، يمكن لوحدة المعالجة المركزية ذات 64 بت معالجة 8 بايت في المرة الواحدة.
5. معامل الضرب التكراري
يشير عامل الضرب إلى العلاقة التناسبية النسبية بين التردد الرئيسي لوحدة المعالجة المركزية وFSB. تحت نفس FSB، كلما ارتفع مضاعف التردد، زاد تردد وحدة المعالجة المركزية. ولكن في الواقع، في ظل نفس FSB، فإن وحدة المعالجة المركزية ذات المضاعفة العالية في حد ذاتها ليست ذات أهمية كبيرة. وذلك لأن سرعة نقل البيانات بين وحدة المعالجة المركزية والنظام محدودة. إن وحدة المعالجة المركزية التي تسعى بشكل أعمى إلى تحقيق مضاعفات عالية وتحصل على تردد رئيسي مرتفع سيكون لها تأثير "عنق الزجاجة" الواضح - السرعة القصوى التي تحصل بها وحدة المعالجة المركزية على البيانات من النظام. لا يمكن أن تلبي متطلبات سرعة الحوسبة لوحدة المعالجة المركزية. بشكل عام، باستثناء العينات الهندسية، تحتوي وحدات المعالجة المركزية Intel على مضاعفات مقفلة، لكن AMD لم تقم بقفلها من قبل.
6. ذاكرة التخزين المؤقت لوحدة المعالجة المركزية
يعد حجم ذاكرة التخزين المؤقت أيضًا أحد المؤشرات المهمة لوحدة المعالجة المركزية، كما أن بنية وحجم ذاكرة التخزين المؤقت لهما تأثير كبير على سرعة وحدة المعالجة المركزية. تعمل ذاكرة التخزين المؤقت في وحدة المعالجة المركزية بتردد عالٍ للغاية، وتعمل عمومًا بنفس التردد مثل المعالج، وكفاءة عمله أكبر بكثير من ذاكرة النظام والقرص الصلب. في العمل الفعلي، غالبًا ما تحتاج وحدة المعالجة المركزية إلى قراءة نفس كتلة البيانات بشكل متكرر، ويمكن أن تؤدي الزيادة في سعة ذاكرة التخزين المؤقت إلى تحسين معدل قراءة البيانات داخل وحدة المعالجة المركزية بشكل كبير دون الحاجة إلى البحث عنها في الذاكرة أو القرص الصلب، وبالتالي تحسين النظام أداء. . ومع ذلك، نظرًا لعوامل مثل مساحة شريحة وحدة المعالجة المركزية والتكلفة، تكون ذاكرة التخزين المؤقت صغيرة جدًا.
ذاكرة التخزين المؤقت L1 (ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الأول) هي ذاكرة التخزين المؤقت للمستوى الأول لوحدة المعالجة المركزية، والتي تنقسم إلى ذاكرة تخزين مؤقت للبيانات وذاكرة تخزين مؤقت للتعليمات. إن سعة وبنية ذاكرة التخزين المؤقت L1 المدمجة لها تأثير أكبر على أداء وحدة المعالجة المركزية، ومع ذلك، تتكون ذاكرة التخزين المؤقت من ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة ولها بنية معقدة عندما لا تكون مساحة قالب وحدة المعالجة المركزية كبيرة جدًا من ذاكرة التخزين المؤقت L1 ليست كافية على الأرجح. تبلغ سعة ذاكرة التخزين المؤقت L1 لوحدة المعالجة المركزية للخادم العام عادةً 32-256 كيلو بايت.
L2 Cache (ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثاني) هي الطبقة الثانية من ذاكرة التخزين المؤقت لوحدة المعالجة المركزية، والتي تنقسم إلى شرائح داخلية وخارجية. تعمل ذاكرة التخزين المؤقت L2 الداخلية على الشريحة بنفس سرعة التردد الرئيسي، بينما تعمل ذاكرة التخزين المؤقت L2 الخارجية فقط بنصف التردد الرئيسي. ستؤثر سعة ذاكرة التخزين المؤقت L2 أيضًا على أداء وحدة المعالجة المركزية. المبدأ هو أنه كلما كانت أكبر، كلما كان ذلك أفضل. أكبر سعة لوحدة المعالجة المركزية المنزلية الحالية هي 512 كيلو بايت، في حين أن ذاكرة التخزين المؤقت L2 لوحدة المعالجة المركزية على الخوادم ومحطات العمل تصل إلى 256-. 1 ميجابايت، وبعضها يصل إلى 2 ميجابايت أو 3 ميجابايت.
تنقسم ذاكرة التخزين المؤقت L3 (ذاكرة التخزين المؤقت ثلاثية المستويات) إلى نوعين: النوع الأول كان خارجيًا، أما النوع الحالي فهو مدمج. تأثيره الفعلي هو أن تطبيق ذاكرة التخزين المؤقت L3 يمكن أن يقلل بشكل أكبر من زمن وصول الذاكرة ويحسن أداء المعالج عند حساب كميات كبيرة من البيانات. يعد تقليل زمن انتقال الذاكرة وتحسين قدرات حوسبة البيانات الكبيرة أمرًا مفيدًا للألعاب. في مجال الخادم، لا تزال إضافة ذاكرة التخزين المؤقت L3 تؤدي إلى تحسن كبير في الأداء. على سبيل المثال، سيستخدم التكوين الذي يحتوي على ذاكرة تخزين مؤقت L3 أكبر الذاكرة الفعلية بشكل أكثر كفاءة، بحيث يمكنه التعامل مع طلبات بيانات أكثر من نظام الإدخال/الإخراج الفرعي للقرص الأبطأ. توفر المعالجات ذات ذاكرة التخزين المؤقت L3 الأكبر حجمًا سلوكًا أكثر كفاءة لذاكرة التخزين المؤقت لنظام الملفات وأطوال أقصر للرسائل وقائمة انتظار المعالج.
في الواقع، تم تطبيق ذاكرة التخزين المؤقت L3 الأقدم على معالج K6-III الذي أصدرته AMD. كانت ذاكرة التخزين المؤقت L3 في ذلك الوقت محدودة بعملية التصنيع ولم يتم دمجها في الشريحة، ولكن تم دمجها في اللوحة الأم. ذاكرة التخزين المؤقت L3، التي لا يمكن مزامنتها إلا مع تردد ناقل النظام، لا تختلف كثيرًا في الواقع عن الذاكرة الرئيسية. لاحقًا، تم استخدام ذاكرة التخزين المؤقت L3 بواسطة معالج Intel Itanium لسوق الخوادم. ثم هناك P4EE وXeon MP. وتخطط إنتل أيضًا لإطلاق معالج Itanium2 بذاكرة تخزين مؤقت L3 بسعة 9 ميجابايت، ولاحقًا معالج Itanium2 ثنائي النواة بذاكرة تخزين مؤقت L3 بسعة 24 ميجابايت.
لكن ذاكرة التخزين المؤقت L3 في الأساس ليست مهمة جدًا لتحسين أداء المعالج، على سبيل المثال، لا يزال معالج Xeon MP المزود بذاكرة تخزين مؤقت L3 بسعة 1 ميجابايت ليس خصمًا لـ Opteron أكثر فعالية من زيادة ذاكرة التخزين المؤقت وتحسينات الأداء.
[قص الصفحة]
7. مجموعة التعليمات الموسعة لوحدة المعالجة المركزية
تعتمد وحدة المعالجة المركزية على التعليمات لحساب النظام والتحكم فيه. تم تصميم كل وحدة معالجة مركزية بسلسلة من أنظمة التعليمات التي تتوافق مع دوائر أجهزتها. تعد قوة التعليمات أيضًا مؤشرًا مهمًا لوحدة المعالجة المركزية. تعد مجموعة التعليمات واحدة من أكثر الأدوات فعالية لتحسين كفاءة المعالجات الدقيقة. من خلال البنية السائدة الحالية، يمكن تقسيم مجموعة التعليمات إلى قسمين: مجموعة تعليمات معقدة ومجموعة تعليمات مبسطة. من منظور تطبيقات محددة، مثل MMX (الوسائط المتعددة الموسعة) من Intel، وSSE، وSSE2 (البث المتعدد للتعليمات الفردية). data -Extensions 2)، وSEE3 و3DNow! من AMD، كلها مجموعات تعليمات ممتدة لوحدة المعالجة المركزية، والتي تعمل على تحسين قدرات معالجة الوسائط المتعددة والرسومات والإنترنت لوحدة المعالجة المركزية.
نشير عادةً إلى مجموعة التعليمات الموسعة لوحدة المعالجة المركزية باسم "مجموعة تعليمات وحدة المعالجة المركزية". تعد مجموعة التعليمات SSE3 أيضًا أصغر مجموعة تعليمات حاليًا، وكانت MMX تحتوي على 57 أمرًا، وتحتوي SSE على 50 أمرًا، وتحتوي SSE2 على 144 أمرًا، وتحتوي SSE3 على 13 أمرًا. حاليًا، تعد SSE3 أيضًا مجموعة التعليمات الأكثر تقدمًا. تدعم معالجات Intel Prescott بالفعل مجموعة تعليمات SSE3. وستضيف AMD دعمًا لمجموعة تعليمات SSE3 إلى معالجات Transmeta المستقبلية.
8. وحدة المعالجة المركزية الأساسية وجهد تشغيل الإدخال/الإخراج
بدءًا من 586CPU، ينقسم جهد تشغيل وحدة المعالجة المركزية إلى نوعين: الجهد الأساسي وجهد الإدخال/الإخراج عادةً ما يكون الجهد الأساسي لوحدة المعالجة المركزية أقل من أو يساوي جهد الإدخال/الإخراج. يتم تحديد حجم الجهد الأساسي بناءً على عملية إنتاج وحدة المعالجة المركزية. بشكل عام، كلما كانت عملية الإنتاج أصغر، انخفض جهد التشغيل الأساسي بشكل عام من 1.6 إلى 5 فولت. يمكن للجهد المنخفض أن يحل مشاكل الاستهلاك المفرط للطاقة وتوليد الحرارة المفرط.
9. عملية التصنيع
يشير الميكرون المستخدم في عملية التصنيع إلى المسافة بين الدوائر داخل الدائرة المتكاملة. الاتجاه في عمليات التصنيع هو نحو كثافة أعلى. تعني تصميمات دوائر IC ذات الكثافة العالية أن الدوائر المتكاملة ذات الحجم نفسه يمكن أن تحتوي على تصميمات دوائر ذات كثافة أعلى ووظائف أكثر تعقيدًا. الآن الرئيسية هي 180 نانومتر، 130 نانومتر و90 نانومتر. صرح المسؤولون مؤخرًا أن هناك عملية تصنيع تبلغ 65 نانومتر.
10. مجموعة التعليمات
(1) مجموعة تعليمات CISC
مجموعة تعليمات CISC، والمعروفة أيضًا باسم مجموعة التعليمات المعقدة، الاسم الإنجليزي هو CISC، (اختصار لـ Complex Instruction Set Computer). في معالج CISC الدقيق، يتم تنفيذ كل تعليمات البرنامج بشكل تسلسلي بالترتيب، ويتم أيضًا تنفيذ العمليات في كل تعليمات بشكل تسلسلي بالترتيب. ميزة التنفيذ المتسلسل هي التحكم البسيط، لكن معدل استخدام أجزاء مختلفة من الكمبيوتر ليس مرتفعًا وسرعة التنفيذ بطيئة. في الواقع، إنها سلسلة x86 (أي بنية IA-32) التي تنتجها شركة Intel ووحدات المعالجة المركزية المتوافقة معها، مثل AMD وVIA. حتى X86-64 الجديد (المعروف أيضًا باسم AMD64) ينتمي إلى فئة CISC.
لمعرفة ما هي مجموعة التعليمات، علينا أن نبدأ بوحدة المعالجة المركزية (CPU) ذات الهندسة المعمارية X86 الحالية. تم تطوير مجموعة تعليمات X86 خصيصًا بواسطة شركة Intel لأول وحدة معالجة مركزية 16 بت (i8086). كما استخدمت وحدة المعالجة المركزية في أول جهاز كمبيوتر شخصي في العالم — i8088 (الإصدار المبسط من i8086) الذي أطلقته شركة IBM في عام 1981، تعليمات X86. تمت إضافة شريحة X87 للكمبيوتر لتحسين قدرات معالجة البيانات ذات الفاصلة العائمة، ومن الآن فصاعدًا، سيتم الإشارة إلى مجموعة تعليمات X86 ومجموعة تعليمات X87 معًا باسم مجموعة تعليمات X86.
على الرغم من التطوير المستمر لتقنية وحدة المعالجة المركزية، فقد طورت Intel على التوالي أحدث i80386، وi80486، وصولاً إلى PII Xeon الماضي، وPII Xeon، وPentium 3، وأخيرًا إلى سلسلة Pentium 4 الحالية، Xeon (باستثناء Xeon Nocona)، ولكن من أجل تأكد من أن الكمبيوتر يمكنه الاستمرار في تشغيل التطبيقات المختلفة التي تم تطويرها في الماضي لحماية موارد البرامج الغنية ووراثتها، وتستمر جميع وحدات المعالجة المركزية التي تنتجها Intel في استخدام مجموعة تعليمات X86، لذلك لا تزال وحدات المعالجة المركزية الخاصة بها تنتمي إلى سلسلة X86. نظرًا لأن سلسلة Intel X86 ووحدات المعالجة المركزية المتوافقة معها (مثل AMD Athlon MP) تستخدم جميعها مجموعة تعليمات X86، فقد تم تشكيل تشكيلة ضخمة من سلسلة X86 ووحدات المعالجة المركزية المتوافقة اليوم. يتضمن x86CPU حاليًا بشكل أساسي وحدة المعالجة المركزية لخادم Intel ووحدة المعالجة المركزية لخادم AMD.
(2) مجموعة تعليمات RISC
RISC هو اختصار لعبارة "Reduced Instruction Set Computing" باللغة الإنجليزية، وهو ما يعني "مجموعة التعليمات المخفضة" باللغة الصينية. تم تطويره على أساس نظام تعليمات CISC. قام شخص ما باختبار جهاز CISC وأظهر أن تكرار استخدام التعليمات المختلفة يختلف تمامًا. التعليمات الأكثر استخدامًا هي بعض التعليمات البسيطة نسبيًا، والتي تمثل 20٪ فقط من التعليمات العدد الإجمالي للتعليمات ولكن تكرار حدوثها في البرنامج يمثل 80٪. سيؤدي نظام التعليمات المعقد حتما إلى زيادة تعقيد المعالج الدقيق، مما يجعل تطوير المعالج طويلا ومكلفا. والتعليمات المعقدة تتطلب عمليات معقدة، مما سيؤدي حتماً إلى تقليل سرعة الكمبيوتر. بناءً على الأسباب المذكورة أعلاه، وُلدت وحدات المعالجة المركزية RISC في الثمانينيات، مقارنةً بوحدات المعالجة المركزية CISC، لم تعمل وحدات المعالجة المركزية RISC على تبسيط نظام التعليمات فحسب، بل اعتمدت أيضًا ما يسمى "البنية الفائقة الحجم وخطوط الأنابيب الفائقة"، مما أدى إلى زيادة كبيرة في قدرات المعالجة المتوازية.
مجموعة تعليمات RISC هي اتجاه تطوير وحدات المعالجة المركزية عالية الأداء. إنه يعارض CISC التقليدي (مجموعة التعليمات المعقدة). وبالمقارنة، فإن RISC لديه تنسيق تعليمات موحد، وأنواع أقل، وطرق عنونة أقل من مجموعات التعليمات المعقدة. وبطبيعة الحال، تم تحسين سرعة المعالجة بشكل كبير. في الوقت الحاضر، يتم استخدام وحدات المعالجة المركزية مع نظام التعليمات هذا بشكل شائع في الخوادم المتوسطة إلى المتطورة، وخاصة الخوادم المتطورة جميعها تستخدم وحدات المعالجة المركزية مع نظام تعليمات RISC. يعد نظام تعليمات RISC أكثر ملاءمة لنظام التشغيل UNIX، وهو نظام تشغيل للخوادم المتطورة. الآن Linux هو أيضًا نظام تشغيل يشبه UNIX. وحدات المعالجة المركزية من نوع RISC غير متوافقة مع وحدات المعالجة المركزية Intel وAMD في البرامج والأجهزة.
في الوقت الحاضر، تتضمن وحدات المعالجة المركزية التي تستخدم تعليمات RISC في الخوادم المتوسطة إلى المتطورة بشكل أساسي الفئات التالية: معالجات PowerPC، ومعالجات SPARC، ومعالجات PA-RISC، ومعالجات MIPS، ومعالجات Alpha.
(3)IA-64
كان هناك الكثير من الجدل حول ما إذا كانت EPIC (أجهزة الكمبيوتر ذات التعليمات المتوازية بشكل صريح) هي خليفة أنظمة RISC وCISC. بأخذ نظام EPIC وحده، فهو أشبه بخطوة مهمة لمعالجات Intel للتحرك نحو نظام RISC. من الناحية النظرية، يمكن لوحدة المعالجة المركزية المصممة بواسطة نظام EPIC التعامل مع برامج تطبيقات Windows بشكل أفضل بكثير من البرامج التطبيقية المستندة إلى Unix ضمن نفس تكوين المضيف.
وحدة المعالجة المركزية لخادم Intel التي تستخدم تقنية EPIC هي Itanium (الاسم الرمزي للتطوير: Merced). إنه معالج 64 بت والأول في سلسلة IA-64. قامت Microsoft أيضًا بتطوير نظام تشغيل يحمل الاسم الرمزي Win64 ويدعمه في البرامج. بعد اعتماد Intel للمجموعة، ولدت بنية IA-64 التي تستخدم مجموعة تعليمات EPIC. يعد IA-64 تحسنًا كبيرًا مقارنة بـ x86 في العديد من الجوانب. إنه يخترق العديد من قيود بنية IA32 التقليدية ويحقق تحسينات مذهلة في قدرات معالجة البيانات واستقرار النظام والأمن وسهولة الاستخدام والعقلانية الكبيرة.
أكبر عيب في المعالجات الدقيقة IA-64 هو عدم توافقها مع x86. لكي تتمكن معالجات Intel IA-64 من تشغيل البرامج بشكل أفضل من جيلين، استخدمت معالجات IA-64 (Itanium، Itanium2...) تقدم x86. - إلى وحدة فك ترميز IA-64، والتي يمكنها ترجمة تعليمات x86 إلى تعليمات IA-64. وحدة فك التشفير هذه ليست وحدة فك التشفير الأكثر كفاءة، كما أنها ليست أفضل طريقة لتشغيل كود x86 (أفضل طريقة هي تشغيل كود x86 مباشرة على معالج x86)، وبالتالي فإن أداء Itanium و Itanium2 عند تشغيل تطبيقات x86 سيء للغاية. لقد أصبح هذا أيضًا السبب الأساسي لظهور X86-64.
(4)X86-64 (AMD64 / EM64T)
تم تصميمه بواسطة AMD، ويمكنه التعامل مع عمليات الأعداد الصحيحة 64 بت في نفس الوقت وهو متوافق مع بنية X86-32. وهو يدعم العنونة المنطقية 64 بت ويوفر خيار التحويل إلى معالجة 32 بت؛ ومع ذلك، فإن تعليمات تشغيل البيانات الافتراضية هي 32 بت و8 بت، وتوفر خيار التحويل إلى 64 بت و16 بت؛ يدعم سجلات الأغراض العامة، إذا كانت عملية 32 بت، فمن الضروري توسيع النتيجة إلى 64 بت كاملة. بهذه الطريقة، هناك فرق بين "التنفيذ المباشر" و"تنفيذ التحويل" في التعليمات. حقل التعليمات هو 8 بت أو 32 بت، مما قد يؤدي إلى تجنب أن يكون الحقل طويلًا جدًا.
إن إنشاء x86-64 (المعروف أيضًا باسم AMD64) لا أساس له من الصحة. تقتصر مساحة العنونة 32 بت لمعالجات x86 على 4 جيجابايت من الذاكرة، كما أن معالجات IA-64 غير متوافقة مع x86. تأخذ AMD في الاعتبار احتياجات العملاء بشكل كامل وتعزز وظائف مجموعة التعليمات x86 بحيث يمكن لمجموعة التعليمات هذه دعم أوضاع الحوسبة 64 بت في نفس الوقت، لذلك تطلق AMD على بنيتها x86-64. من الناحية الفنية، من أجل تنفيذ عمليات 64 بت في بنية x86-64، قدمت AMD سجل R8-R15 جديد للأغراض العامة كامتداد للأصل استخدم هذه السجلات. تم أيضًا توسيع السجلات الأصلية مثل EAX وEBX من 32 بت إلى 64 بت. تمت إضافة ثمانية سجلات جديدة إلى وحدة SSE لتقديم الدعم لـ SSE2. ستؤدي الزيادة في عدد السجلات إلى تحسين الأداء. في الوقت نفسه، من أجل دعم كل من الرموز والسجلات 32 و64 بت، تسمح بنية x86-64 للمعالج بالعمل في الوضعين التاليين: الوضع الطويل (الوضع الطويل) والوضع القديم (الوضع الجيني). ينقسم الوضع الطويل إلى وضعين فرعيين: الوضع (وضع 64 بت ووضع التوافق). تم تقديم المعيار في معالجات خادم AMD's Opteron.
تم إطلاق تقنية EM64T التي تدعم 64 بت هذا العام أيضًا، وقبل أن يتم تسميتها رسميًا EM64T، كان IA32E هو اسم تقنية الامتداد 64 بت من Intel لتمييز مجموعة تعليمات X86. يدعم EM64T من Intel الوضع الفرعي 64 بت، والذي يشبه تقنية AMD's X86-64، ويستخدم معالجة مستوى خطي 64 بت، ويضيف 8 سجلات جديدة للأغراض العامة (GPRs)، ويضيف 8 سجلات لدعم تعليمات SSE. وكما هو الحال مع AMD، ستكون تقنية Intel 64 بت متوافقة مع IA32 ولن يتم استخدام IA32E إلا عند تشغيل نظام تشغيل 64 بت. سيتكون IA32E من وضعين فرعيين: الوضع الفرعي 64 بت والوضع الفرعي 32 بت، وهما متوافقان مع AMD64. سيكون EM64T من Intel متوافقًا تمامًا مع تقنية AMD's X86-64. الآن أضاف معالج Nocona بعض تقنيات 64 بت، كما يدعم معالج Intel Pentium 4E أيضًا تقنية 64 بت.
وينبغي القول أن كلاهما معماريات معالجات دقيقة 64 بت متوافقة مع مجموعة تعليمات x86، ولكن لا تزال هناك بعض الاختلافات بين EM64T وAMD64 ولن يتم توفير بت NX في معالج AMD64 في معالجات Intel.
11. خط الأنابيب الفائق والسلم الفائق
قبل شرح خط الأنابيب الفائق والسلم الفائق، دعونا أولاً نفهم خط الأنابيب. تم استخدام خط الأنابيب لأول مرة بواسطة Intel في شريحة 486. يعمل خط التجميع مثل خط التجميع في الإنتاج الصناعي. في وحدة المعالجة المركزية، يتكون خط معالجة التعليمات من 5-6 وحدات دائرة ذات وظائف مختلفة، ثم يتم تقسيم تعليمات X86 إلى 5-6 خطوات ثم يتم تنفيذها بواسطة وحدات الدائرة هذه على التوالي، بحيث يمكن إكمال تعليمات واحدة في خطوة واحدة دورة ساعة وحدة المعالجة المركزية، وبالتالي زيادة سرعة الحوسبة لوحدة المعالجة المركزية. ينقسم كل خط أنابيب صحيح في Pentium الكلاسيكي إلى أربعة مستويات من خطوط الأنابيب، وهي الجلب المسبق للتعليمات وفك التشفير والتنفيذ وكتابة النتائج. وينقسم خط أنابيب النقطة العائمة إلى ثمانية مستويات من خطوط الأنابيب.
يستخدم Superscalar خطوط أنابيب متعددة مدمجة لتنفيذ معالجات متعددة في نفس الوقت. جوهرها هو استبدال المساحة بالوقت. يتمثل الهدف من خط الأنابيب الفائق في إكمال عملية واحدة أو أكثر في دورة آلة واحدة عن طريق تحسين خط الأنابيب وزيادة التردد الرئيسي. ويتمثل جوهره في استبدال الوقت بالمساحة. على سبيل المثال، يصل طول خط أنابيب Pentium 4 إلى 20 مرحلة. كلما طالت خطوات (مراحل) خط الأنابيب، زادت سرعة إكمال التعليمات، وبالتالي يمكنها التكيف مع وحدات المعالجة المركزية (CPUs) ذات ترددات التشغيل الأعلى. ومع ذلك، فإن خط الأنابيب الطويل جدًا يؤدي أيضًا إلى بعض الآثار الجانبية. ومن المحتمل جدًا أن تكون سرعة الحوسبة الفعلية لوحدة المعالجة المركزية ذات التردد العالي أقل 1.4G أو أكثر، لكن أداء الحوسبة الخاص به أقل بكثير من أداء AMD 1.2G Athlon أو حتى Pentium III.
12. نموذج الحزمة
تعد تعبئة وحدة المعالجة المركزية بمثابة إجراء وقائي يستخدم مواد محددة لتقوية شريحة وحدة المعالجة المركزية أو وحدة وحدة المعالجة المركزية فيها لمنع التلف. بشكل عام، يجب تعبئة وحدة المعالجة المركزية قبل تسليمها إلى المستخدم. تعتمد طريقة تعبئة وحدة المعالجة المركزية على نموذج تثبيت وحدة المعالجة المركزية وتصميم تكامل الجهاز. من وجهة نظر تصنيفية واسعة، يتم تجميع وحدات المعالجة المركزية التي يتم تثبيتها عادةً باستخدام مآخذ التوصيل باستخدام PGA (مصفوفة الشبكة)، في حين يتم تجميع وحدات المعالجة المركزية المثبتة باستخدام فتحات Slot x. باستخدام شكل التغليف SEC (صندوق التوصيل أحادي الجانب). هناك أيضًا تقنيات التعبئة والتغليف مثل PLGA (مصفوفة الشبكة الأرضية البلاستيكية) وOLGA (مصفوفة الشبكة الأرضية العضوية). نظرًا للمنافسة الشرسة المتزايدة في السوق، فإن اتجاه التطوير الحالي لتكنولوجيا تعبئة وحدة المعالجة المركزية هو توفير التكلفة بشكل أساسي.
7. مجموعة التعليمات الموسعة لوحدة المعالجة المركزية
تعتمد وحدة المعالجة المركزية على التعليمات لحساب النظام والتحكم فيه. تم تصميم كل وحدة معالجة مركزية بسلسلة من أنظمة التعليمات التي تتوافق مع دوائر أجهزتها. تعد قوة التعليمات أيضًا مؤشرًا مهمًا لوحدة المعالجة المركزية. تعد مجموعة التعليمات واحدة من أكثر الأدوات فعالية لتحسين كفاءة المعالجات الدقيقة. من خلال البنية السائدة الحالية، يمكن تقسيم مجموعة التعليمات إلى قسمين: مجموعة تعليمات معقدة ومجموعة تعليمات مبسطة. من منظور تطبيقات محددة، مثل MMX (الوسائط المتعددة الموسعة) من Intel، وSSE، وSSE2 (تدفق التعليمات الفردية المتعددة). data -Extensions 2)، وSEE3 و3DNow! من AMD، كلها مجموعات تعليمات ممتدة لوحدة المعالجة المركزية، والتي تعمل على تحسين قدرات معالجة الوسائط المتعددة والرسومات والإنترنت لوحدة المعالجة المركزية.
نشير عادةً إلى مجموعة التعليمات الموسعة لوحدة المعالجة المركزية باسم "مجموعة تعليمات وحدة المعالجة المركزية". تعد مجموعة التعليمات SSE3 أيضًا أصغر مجموعة تعليمات حاليًا، وكانت MMX تحتوي على 57 أمرًا، وتحتوي SSE على 50 أمرًا، وتحتوي SSE2 على 144 أمرًا، وتحتوي SSE3 على 13 أمرًا. حاليًا، تعد SSE3 أيضًا مجموعة التعليمات الأكثر تقدمًا. تدعم معالجات Intel Prescott بالفعل مجموعة تعليمات SSE3. وستضيف AMD دعمًا لمجموعة تعليمات SSE3 إلى معالجات Transmeta المستقبلية.
8. وحدة المعالجة المركزية الأساسية وجهد تشغيل الإدخال/الإخراج
بدءًا من 586CPU، ينقسم جهد تشغيل وحدة المعالجة المركزية إلى نوعين: الجهد الأساسي وجهد الإدخال/الإخراج عادةً ما يكون الجهد الأساسي لوحدة المعالجة المركزية أقل من أو يساوي جهد الإدخال/الإخراج. يتم تحديد حجم الجهد الأساسي بناءً على عملية إنتاج وحدة المعالجة المركزية. بشكل عام، كلما كانت عملية الإنتاج أصغر، انخفض جهد التشغيل الأساسي بشكل عام من 1.6 إلى 5 فولت. يمكن للجهد المنخفض أن يحل مشاكل الاستهلاك المفرط للطاقة وتوليد الحرارة المفرط.
9. عملية التصنيع
يشير الميكرون المستخدم في عملية التصنيع إلى المسافة بين الدوائر داخل الدائرة المتكاملة. الاتجاه في عمليات التصنيع هو نحو كثافة أعلى. تعني تصميمات دوائر IC ذات الكثافة العالية أن الدوائر المتكاملة ذات الحجم نفسه يمكن أن تحتوي على تصميمات دوائر ذات كثافة أعلى ووظائف أكثر تعقيدًا. الآن الرئيسية هي 180 نانومتر، 130 نانومتر و90 نانومتر. صرح المسؤولون مؤخرًا أن هناك عملية تصنيع تبلغ 65 نانومتر.
10. مجموعة التعليمات
(1) مجموعة تعليمات CISC
مجموعة تعليمات CISC، والمعروفة أيضًا باسم مجموعة التعليمات المعقدة، الاسم الإنجليزي هو CISC، (اختصار لـ Complex Instruction Set Computer). في معالج CISC الدقيق، يتم تنفيذ كل تعليمات البرنامج بشكل تسلسلي بالترتيب، ويتم أيضًا تنفيذ العمليات في كل تعليمات بشكل تسلسلي بالترتيب. ميزة التنفيذ المتسلسل هي التحكم البسيط، لكن معدل استخدام أجزاء مختلفة من الكمبيوتر ليس مرتفعًا وسرعة التنفيذ بطيئة. في الواقع، إنها سلسلة x86 (أي بنية IA-32) التي تنتجها شركة Intel ووحدات المعالجة المركزية المتوافقة معها، مثل AMD وVIA. حتى X86-64 الجديد (المعروف أيضًا باسم AMD64) ينتمي إلى فئة CISC.
لمعرفة ما هي مجموعة التعليمات، علينا أن نبدأ بوحدة المعالجة المركزية (CPU) ذات الهندسة المعمارية X86 الحالية. تم تطوير مجموعة تعليمات X86 خصيصًا بواسطة شركة Intel لأول وحدة معالجة مركزية 16 بت (i8086). كما استخدمت وحدة المعالجة المركزية في أول جهاز كمبيوتر شخصي في العالم — i8088 (الإصدار المبسط من i8086) الذي أطلقته شركة IBM في عام 1981، تعليمات X86. تمت إضافة شريحة X87 للكمبيوتر لتحسين قدرات معالجة البيانات ذات الفاصلة العائمة، ومن الآن فصاعدًا، سيتم الإشارة إلى مجموعة تعليمات X86 ومجموعة تعليمات X87 معًا باسم مجموعة تعليمات X86.
على الرغم من التطوير المستمر لتقنية وحدة المعالجة المركزية، فقد طورت Intel على التوالي أحدث i80386، وi80486، وصولاً إلى PII Xeon الماضي، وPII Xeon، وPentium 3، وأخيرًا إلى سلسلة Pentium 4 الحالية، Xeon (باستثناء Xeon Nocona)، ولكن من أجل تأكد من أن الكمبيوتر يمكنه الاستمرار في تشغيل التطبيقات المختلفة التي تم تطويرها في الماضي لحماية موارد البرامج الغنية ووراثتها، وتستمر جميع وحدات المعالجة المركزية التي تنتجها Intel في استخدام مجموعة تعليمات X86، لذلك لا تزال وحدات المعالجة المركزية الخاصة بها تنتمي إلى سلسلة X86. نظرًا لأن سلسلة Intel X86 ووحدات المعالجة المركزية المتوافقة معها (مثل AMD Athlon MP) تستخدم جميعها مجموعة تعليمات X86، فقد تم تشكيل تشكيلة ضخمة من سلسلة X86 ووحدات المعالجة المركزية المتوافقة اليوم. يتضمن x86CPU حاليًا بشكل أساسي وحدة المعالجة المركزية لخادم Intel ووحدة المعالجة المركزية لخادم AMD.
(2) مجموعة تعليمات RISC
RISC هو اختصار لعبارة "Reduced Instruction Set Computing" باللغة الإنجليزية، وهو ما يعني "مجموعة التعليمات المخفضة" باللغة الصينية. تم تطويره على أساس نظام تعليمات CISC. قام شخص ما باختبار جهاز CISC وأظهر أن تكرار استخدام التعليمات المختلفة يختلف تمامًا. التعليمات الأكثر استخدامًا هي بعض التعليمات البسيطة نسبيًا، والتي تمثل 20٪ فقط من التعليمات العدد الإجمالي للتعليمات ولكن تكرار حدوثها في البرنامج يمثل 80٪. سيؤدي نظام التعليمات المعقد حتما إلى زيادة تعقيد المعالج الدقيق، مما يجعل تطوير المعالج طويلا ومكلفا. والتعليمات المعقدة تتطلب عمليات معقدة، مما سيؤدي حتماً إلى تقليل سرعة الكمبيوتر. بناءً على الأسباب المذكورة أعلاه، وُلدت وحدات المعالجة المركزية RISC في الثمانينيات، مقارنةً بوحدات المعالجة المركزية CISC، لم تعمل وحدات المعالجة المركزية RISC على تبسيط نظام التعليمات فحسب، بل اعتمدت أيضًا ما يسمى "البنية الفائقة الحجم وخطوط الأنابيب الفائقة"، مما أدى إلى زيادة كبيرة في قدرات المعالجة المتوازية.
مجموعة تعليمات RISC هي اتجاه تطوير وحدات المعالجة المركزية عالية الأداء. إنه يعارض CISC التقليدي (مجموعة التعليمات المعقدة). وبالمقارنة، فإن RISC لديه تنسيق تعليمات موحد، وأنواع أقل، وطرق عنونة أقل من مجموعات التعليمات المعقدة. وبطبيعة الحال، تم تحسين سرعة المعالجة بشكل كبير. في الوقت الحاضر، يتم استخدام وحدات المعالجة المركزية مع نظام التعليمات هذا بشكل شائع في الخوادم المتوسطة إلى المتطورة، وخاصة الخوادم المتطورة جميعها تستخدم وحدات المعالجة المركزية مع نظام تعليمات RISC. يعد نظام تعليمات RISC أكثر ملاءمة لنظام التشغيل UNIX، وهو نظام تشغيل للخوادم المتطورة. الآن Linux هو أيضًا نظام تشغيل يشبه UNIX. وحدات المعالجة المركزية من نوع RISC غير متوافقة مع وحدات المعالجة المركزية Intel وAMD في البرامج والأجهزة.
في الوقت الحاضر، تتضمن وحدات المعالجة المركزية التي تستخدم تعليمات RISC في الخوادم المتوسطة إلى المتطورة بشكل أساسي الفئات التالية: معالجات PowerPC، ومعالجات SPARC، ومعالجات PA-RISC، ومعالجات MIPS، ومعالجات Alpha.
(3)IA-64
كان هناك الكثير من الجدل حول ما إذا كانت EPIC (أجهزة الكمبيوتر ذات التعليمات المتوازية بشكل صريح) هي خليفة أنظمة RISC وCISC. بأخذ نظام EPIC وحده، فهو أشبه بخطوة مهمة لمعالجات Intel للتحرك نحو نظام RISC. من الناحية النظرية، يمكن لوحدة المعالجة المركزية المصممة بواسطة نظام EPIC التعامل مع برامج تطبيقات Windows بشكل أفضل بكثير من البرامج التطبيقية المستندة إلى Unix ضمن نفس تكوين المضيف.
وحدة المعالجة المركزية لخادم Intel التي تستخدم تقنية EPIC هي Itanium (الاسم الرمزي للتطوير: Merced). إنه معالج 64 بت والأول في سلسلة IA-64. قامت Microsoft أيضًا بتطوير نظام تشغيل يحمل الاسم الرمزي Win64 وتدعمه في البرامج. بعد تبني Intel المجموعة ، ولدت بنية IA-64 باستخدام مجموعة التعليمات الملحمية. IA-64 هو تحسن كبير على x86 في العديد من الجوانب. إنه يخترق العديد من القيود على بنية IA32 التقليدية ويحقق تحسينات اختراق في إمكانات معالجة البيانات ، واستقرار النظام ، والأمان ، وسهولة الاستخدام ، والعقلانية الكبيرة.
أكبر عيب من المعالجات الدقيقة IA-64 هو عدم التوافق مع X86 من أجل معالجات Intel IA-64 لتقديم برامج أفضل من جيلتين -TO-IA-64 Decoder ، والذي يمكنه ترجمة تعليمات X86 إلى تعليمات IA-64. لا يعد هذا الترميز الأكثر فاعلية ، كما أنه ليس أفضل طريقة لتشغيل رمز X86 (أفضل طريقة لتشغيل رمز X86 مباشرة على معالج X86) ، وبالتالي فإن أداء Itanium و Itanium2 عند تشغيل تطبيقات X86 سيئة للغاية. أصبح هذا أيضًا السبب الأساسي لظهور x86-64.
(4) x86-64 (AMD64 / EM64T)
صممه AMD ، يمكنه التعامل مع عمليات عدد صحيح 64 بت في نفس الوقت وهي متوافقة مع بنية X86-32. وهو يدعم العنوان المنطقي 64 بت ويوفر خيار التحويل إلى معالجة 32 بت ؛ يدعم السجلات للأغراض العامة ، إذا كانت عملية 32 بت ، فمن الضروري توسيع النتيجة إلى 64 بت كاملة. وبهذه الطريقة ، هناك فرق بين "التنفيذ المباشر" و "تنفيذ التحويل" في تعليمات.
إن إنشاء x86-64 (يُطلق عليه أيضًا AMD64) لا يهدف إلى الأرض. تنظر AMD بالكامل في احتياجات العملاء ويعزز وظائف مجموعة تعليمات X86 بحيث يمكن لمجموعة التعليمات هذه أن تدعم أوضاع الحوسبة 64 بت في نفس الوقت. من الناحية الفنية ، من أجل إجراء عمليات 64 بت في بنية X86-64 ، قدمت AMD سجلًا جديدًا للأغراض العامة R8-R15 كتوسيع للاستخدام الأصلي لهذه السجلات. كما تم توسيع السجلات الأصلية مثل EAX و EBX من 32 بت إلى 64 بت. تمت إضافة ثمانية سجلات جديدة إلى وحدة SSE لتقديم الدعم لـ SSE2. ستؤدي الزيادة في عدد السجلات إلى تحسينات في الأداء. في الوقت نفسه ، من أجل دعم كل من الرموز والسجلات 32 و 64 بت ، تسمح بنية X86-64 للمعالج بالعمل في الوضعين التاليين: الوضع الطويل (الوضع الطويل) والوضع القديم (الوضع الوراثي). يتم تقسيم الوضع الطويل إلى اثنين من النموذجين الفرعيين: الوضع (وضع 64 بت ووضع التوافق). تم تقديم المعيار في معالجات خادم Opteron AMD.
هذا العام ، تم إطلاق تقنية EM64T التي تدعم 64 بت. يدعم Intel's EM64T الوضع الفرعي 64 بت ، وهو ما يشبه تقنية AMD X86-64. على غرار AMD ، ستكون تقنية Intel 64 بت متوافقة مع IA32 و IA32E. ستتألف IA32E من 2 من النموذجين الفرعيين: الوضع الفرعي 64 بت و 32 بت من الوضع الفرعي 32 ، والتي تتوافق مع AMD64. ستكون EM64T من Intel متوافقة تمامًا مع تقنية AMD X86-64. الآن أضاف معالج Nocona بعض تقنية 64 بت ، ويدعم معالج Pentium 4E من Intel أيضًا تقنية 64 بت.
يجب أن يقال أن كلاهما عبارة عن بنية معالجات صغيرة 64 بت متوافقة مع مجموعة تعليمات X86 ، ولكن لا يزال هناك بعض الاختلافات بين EM64T و AMD64.
11. Superpipeline و Superscalar
قبل شرح Superpipeline و Superscalar ، دعونا أولاً نفهم خط الأنابيب. تم استخدام خط الأنابيب لأول مرة بواسطة Intel في رقاقة 486. يعمل خط التجميع مثل خط التجميع في الإنتاج الصناعي. في وحدة المعالجة المركزية ، يتكون خط أنابيب معالجة التعليمات من 5-6 وحدات دائرة مع وظائف مختلفة ، ثم يتم تقسيم تعليمات x86 إلى 5-6 خطوات ثم تنفذها وحدات الدائرة هذه على التوالي ، بحيث يمكن إكمال تعليمات واحدة في واحدة دورة ساعة وحدة المعالجة المركزية. ينقسم كل خط أنابيب عدد صحيح من Pentium الكلاسيكي إلى أربعة مستويات من خط الأنابيب ، وهي تعليمات مسبقة الإصدار ، فك تشفير ، تنفيذ وكتابة خط أنابيب.
يستخدم Superscalar خطوط أنابيب متعددة مدمجة لتنفيذ معالجات متعددة في نفس الوقت. يتمثل خط الأنابيب الفائق في إكمال عملية واحدة أو أكثر في دورة آلة واحدة عن طريق تحسين خط الأنابيب وزيادة التردد الرئيسي. على سبيل المثال ، يبلغ خط أنابيب Pentium 4 ما يصل إلى 20 مرحلة. كلما طالما تم تصميم الخطوات (المراحل) لخط الأنابيب ، كلما كان بإمكانه إكمال التعليمات بشكل أسرع ، بحيث يمكنه التكيف مع وحدات المعالجة المركزية مع ترددات التشغيل الأعلى. ومع ذلك ، فإن خط الأنابيب الطويل للغاية يجلب بعض الآثار الجانبية. 1.4 جم أو أكثر.
12. نموذج الحزمة
تعبئة وحدة المعالجة المركزية هي مقياس وقائي يستخدم مواد محددة لتصلب رقاقة وحدة المعالجة المركزية أو وحدة المعالجة المركزية فيه لمنع الضرر. تعتمد طريقة التغليف في وحدة المعالجة المركزية على نموذج تثبيت وحدة المعالجة المركزية وتصميم تكامل الجهاز من وجهة نظر تصنيف عريضة. باستخدام SEC (مربع الوصلات الواحد) من التعبئة والتغليف. هناك أيضًا تقنيات التعبئة والتغليف مثل PLGA (صفيف شبكة الأرض البلاستيكية) و OLGA (صفيف شبكة الأرض العضوية). نظرًا للمنافسة المتزايدة في السوق ، فإن اتجاه التطوير الحالي لتكنولوجيا تغليف وحدة المعالجة المركزية هو توفير التكلفة بشكل أساسي.