Повышение степени внутреннего параллелизма

Каждое семейство микропроцессоров демонстрирует в следующем поколении увеличение числа функциональных исполнительных устройств и улучшение их характеристик, как временных (сокращение числа ступеней конвейера и уменьшение длительности каждой ступени), так и функциональных (введение ММХ расширений системы команд и т. д.).

В настоящее время процессоры могут выполнять до 6 операций за такт. Однако число операций с плавающей точкой в такте ограничено 2 для R 10000 и Alpha 21164, а 4 операции за такт делает HP PA-8x00

Для того чтобы загрузить функциональные исполнительные устройства, используется переименование регистров и предсказание переходов, устраняющие зависимости между командами по данным и управлению. Устоявшихся решений в этой области практически нет, так как каждый микропроцессор демонстрирует изобретательность его создателей по симбиозу аппаратных средств и компилятора для статического и динамического устранения зависимостей между командами.

В архитектуре современных микропроцессоров разных компаний-производителей имеется много общего, что ставит вопрос об унификации архитектур. При ограниченном объеме аппаратных ресурсов каждый разработчик микропроцессора должен выбрать ряд архитектурно-структурных приемов, за счет преимущественного развития которых этот микропроцессор будет превосходить другие. Большое число транзисторов на кристалле делает возможным применить в одном микропроцессоре все известные приемы повышения производительности, сообразуясь только с их совместимостью. По-видимому, наибольшие шансы на развитие имеются у архитектур х86 и DEC Alpha. Это объясняется тем, что процессоры с архитектурой х86 выпускаются несколькими независимыми производителями, к числу которых относятся Intel, AMD, National Semiconductor (приобретшей компанию Cyrix), Texas Instruments. В процессорах с архитектурой х86, за счет введения RISC ядра, преодолено отставание в производительности от RISC процессоров. Более того, такой подход позволяет перейти к процессорам с многими системами команд, каждая из которых транслируется своим внутрикристальным аппаратным транслятором в набор операций RISC ядра процессора. Возможно также введение в процессор программируемой логики, аналогичной ПЛИС, настраиваемой на требуемую систему команд.

Микропроцессоры DEC Alpha также имеют несколько производителей, в числе которых, наряду с DEC, Samsung. DEC решила проблему переносимости существующего для архитектур х86 программного обеспечения посредством оптимизирующего транслятора FX! 32. Транслятор преобразует исполняемый код архитектуры х86 в оптимизированный исполняемый код DEC Alpha. Собственно, этот подход может быть применен и для обеспечения совместимости с другими архитектурами.

Таким образом, общие тенденции развития МП это: повышение тактовой частоты, увеличение объема и пропускной способности подсистемы памяти, увеличение количества параллельно функционирующих исполнительных устройств.

Заключение:

1. За счет многообразия предполагаемого набора задач, которые должны исполняться на МП и преемственности решаемых программ существует множество типов архитектур МП.

2. В настоящее время имеющиеся аппаратные ресурсы, позволяют собрать в одном процессоре все известные архитектурные приемы повышения производительности, сообразуясь только с взаимной совместимостью

3. Общими тенденциями развития МП являются повышение тактовой частоты, увеличение объема и пропускной способности подсистемы памяти, увеличение количества параллельно функционирующих исполнительных устройств