Методы и средства аппаратного обеспечения высокопроизводительных микропроцессорных систем, Бобков С.Г., Басаев А.С., 2021

Методы и средства аппаратного обеспечения высокопроизводительных микропроцессорных систем, Бобков С.Г., Басаев А.С., 2021.

   Важнейшей характеристикой микропроцессорных систем является производительность. Производительность микропроцессора линейно зависит от трех характеристик — его частоты, средней частоты на выполнение инструкций и количества инструкций в выделенной области программы. В свою очередь, эти характеристики определяются технологией изготовления, архитектурой микропроцессора, системой команд и технологией компиляции. В представленной книге рассмотрены проблемы улучшения этих характеристик, а также методы и методики проектирования высокопроизводительных вычислительных систем.
Рассмотрены архитектуры микропроцессоров и коммуникационных систем, ориентированных на создание высокопроизводительных вычислительных комплексов вплоть до супер-ЭВМ. Приводится маршрут и методики проектирования микросхем.
Книга предназначена для студентов старших курсов кафедр электроники и автоматики университетов, аспирантов и специалистов указанной области.




Синхронная и асинхронная логика, самосинхронные схемы.
Одна из важнейших задач, решающая проблему координации событий (сигналов, операций или процессов) в аппаратуре цифровых систем, — синхронизация. Она связана в основном с обеспечением интерфейса между физическим (естественным) и логическим (искусственным) временем [40]. Координация событий отражает причинно-следственные связи между ними и обычно определяется последовательностью множества событий, происходящих в системе. Это близко к понятию логического времени, течение которого отмечается событиями. При этом любая система функционирует в непрерывном физическом времени.

В середине прошлого века активно исследовались две альтернативные методологии синхронизации элементов в аппаратуре — синхронная (С) и асинхронная.

В синхронной методологии интерфейс между физическим и логическим (системным) временем определяется системными часами, удаляющими физическое время из поведения модели. События во внешних часах отделены от модели системного поведения и не имеют завершенного причинно-следственного отношения к событиям в системе. Все события в синхронной системе инициируются метками физического времени — синхросигналами (clk, см. рис. 1.18). Действительная длительность инициированных событий никак не отслеживается.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Введение.
1. Основные ограничения создания высокопроизводительных микропроцессоров.
1.1. Факторы снижения надежности микросхем.
1.2. Проблемы повышения потребляемой мощности микросхем.
1.3. Методы снижения динамического тока потребления.
1.3.1. Снижение напряжения питания и уменьшение проектных норм.
1.3.2. Динамическое управление частотой и напряжением питания.
1.3.3. Включение дополнительных тактов останова в конвейер.
1.3.4. Использование нескольких напряжений питания на одном кристалле.
1.3.5. Применение технологии «кремний на изоляторе».
1.3.6. Метод селективного отключения синхросигнала.
1.3.7. Использование средств САПР.
1.3.8. Принцип понижения энергопотребления адиабатических логических элементов.
1.3.9. Использование обратимой логики.
1.4. Синхронная и асинхронная логика, самосинхронные схемы.
1.5. Ограничения, связанные с предельными технологическими нормами производства микросхем.
2. Основные радиационные аффекты в микросхемах.
2.1. Эффекты накопленной дозы.
2.1.1. Эффекты накопленной дозы в подзатворном оксиде.
2.1.2. Эффекты накопленной дозы в оксиде по краям затвора.
2.1.3. Эффекты накопленной дозы в полевом оксиде.
2.2. Одиночные сбои.
2.3. Множественные сбои.
2.4. Множественные сбои и биполярный эффект.
2.5. Кратковременные переходные процессы.
2.6. Одиночное защелкивание.
2.7. Модель кратковременного переходного процесса.
3. Основные методики повышения надежности микросхем.
4. Тестирование и верификация микросхем.
4.1. Методы функциональной верификации RTL-моделей микропроцессоров.
4.2. Метод коверификации микропроцессоров.
4.3. Тестирование микропроцессоров.
4.4. Методы, применяемые для верификации с использованием специализированных аппаратных устройств.
4.5. Валидация кристаллов микросхем.
4.6. Метрики тестового (функционального) покрытия, применяемые при верификации моделей.
5. Маршрут проектирования микросхем.
5.1. Классификация микросхем.
5.2. Маршрут разработки БМК и БК.
5.3. Маршрут проектирования полузаказных БИС на БМК и БК.
5.4. Маршрут проектирования заказных схем.
5.5. Разработка полностью заказных узлов.
6. Архитектура микропроцессоров.
6.1. Расположение и порядок битов и байтов.
6.2. Синхронизация асинхронных сигналов.
6.3. Производительность вычислительных систем.
6.4. Классификация микропроцессоров.
6.5. CISC-процессоры.
6.6. RISC-процессоры.
6.7. VLIW- и ЕРIС-процессоры.
7. Организация подсистемы памяти.
7.1. Методы доступа к памяти.
7.2. Иерархия подсистемы памяти.
7.3. Полностью ассоциативная кеш-память.
7.4. Индикаторы состояния строки.
7.5. Кеш-память с прямым отображением памяти.
7.6. Кеш-память, ассоциативная по множеству.
7.7. Многопортовость кеш-памяти.
7.8. Когерентность системы памяти.
7.9. TLB и виртуальная память.
8. Основные архитектуры параллельных ЭВМ.
8.1. Симметричные мультипроцессорные системы.
8.2. Системы с неоднородным доступом к памяти.
8.3. Системы с массовым параллелизмом.
8.4. Кластерные системы.
8.5. Неоднородные системы.
8.6. Программное обеспечение параллельных компьютеров.
8.6.1. Модель SPMD.
8.6.2. Модель MPMD.
8.6.3. Межпроцессные взаимодействия.
8.6.4. Стандартные средства поддержки межпроцессных взаимодействий в ОС UNIX.
9. Компьютерные сети.
9.1. Классификация компьютерных сетей.
9.2. Основные типы топологий сетей.
9.2.1. Топология «точка-точка».
9.2.2. Топология «шина».
9.2.3. Топология «звезда».
9.2.4. Топология «полносвязная сеть».
9.2.5. Топология «частичносвязная сеть».
9.2.6. Топология «дерево».
9.2.7. Топология «трехмерный тор».
9.2.8. Топология «решетка».
9.2.9. Комбинация топологий.
9.3. Протоколы локальных вычислительных сетей.
9.3.1. Классификация локальных сетей.
9.3.2. Типы и методы доступа.
9.3.2.1. Протоколы с разделением канала.
9.3.2.2. Протоколы случайного доступа.
9.3.2.3. Протоколы с передачей права.
9.3.3. Основные сетевые протоколы.
9.3.3.1. Asynchronous Transfer Mode (ATM).
9.3.3.2. Ethernet.
9.3.3.3. Token Ring.
9.3.3.4. USB.
9.3.3.5. IEEE 1394 Fire Wire Serial Bus.
9.3.3.6. CAN.
9.4. Основные типы коммуникационных сред.
9.4.1. HyperTransport (НТ).
9.4.2. PCI Express. ASI.
9.4.3. Ethernet 10Gbit.
9.4.4. VME extensions. VXS.
9.4.5. StarFabric.
9.4.6. InfiniBand.
9.4.7. Myrinet.
9.4.8. RapidIO.
Заключение.
Литература.

Купить .








Теги: учебник по электронике :: электроника :: электротехника :: Бобков :: Басаев :: микропроцессор