Обзор базовых механизмов мультиразрядного микропроцессора, совместимого с архитектурой AMD64
Автор: Приходько Дмитрий Игоревич, Мокряков Алексей Викторович, Горшков Владимир Владимирович
Рубрика: Информатика и вычислительная техника
Статья в выпуске: 4, 2023 года.
Бесплатный доступ
Представлены необходимые доработки для улучшения микропроцессоров, которые предназначены для эксплуатации вычислительных систем в различных экстремальных условиях окружающей среды, в частности в космосе. Рассмотрены технические аспекты процесса смены разрядности вычислений (режима работы) микропроцессора под воздействием агрессивной окружающей среды. Этот эффект направлен на повышение надежности работы микропроцессора; с этой целью рассмотрены механизмы микропроцессора, а также сопроцессора как одного из компонентов современных микропроцессоров. Также рассмотрен принцип динамического управления операциями чтения/записи в регистр и новые операции: понижение разрядности вычислений, что подразумевает смену режима работы микропроцессора, и снижения числа ядер - «логическое» изолирование поврежденного ядра в микропроцессоре от работающего функционала. Для сопроцессора предложен механизм раздельного хранения компонент чисел с плавающей точкой стандарта IEEE-754 и показаны способы его реализации.
Мультиразрядные микропроцессоры, смена разрядности вычислений, реляционная структура регистра
Короткий адрес: https://sciup.org/148327850
IDR: 148327850 | УДК: 004 | DOI: 10.18137/RNU.V9187.23.04.P.147
Overview of the basic mechanisms of a multi-bit microprocessor compatible with the AMD64 architecture
The article focuses on the necessary improvements to the microprocessors that are designed to operate computer systems in various extreme environmental conditions, especially space. Technical aspects of the process of changing the bit ratio (operating mode) of the microprocessor under the influence of aggressive environment are viewed. This effect is aimed at improving the reliability of the microprocessor, and for these purposes the mechanisms of the microprocessor as well as the coprocessor (as one of the components of modern microprocessors) are considered. The principle of dynamic control of read/write operations to the register is addressed, as well as new operations were considered - reducing the bit capacity of calculations, which implies changing the mode of operation of the microprocessor, and reducing the number of cores - “logical” isolation of the damaged core in the microprocessor from the operating functionality. A mechanism for separately storing floating point components of the IEEE-754 standard has been proposed for the coprocessor, and methods of implementation have been shown.
Список литературы Обзор базовых механизмов мультиразрядного микропроцессора, совместимого с архитектурой AMD64
- Зыков А.Г., Поляков В.И. Арифметические основы ЭВМ: учебное пособие по дисциплине «Дискретная математика». СПб.: Университет ИТМО, 2016. 140 с. URL: https://books.ifmo.ru/file/pdf/2078.pdf (дата обращения 31.10.2022).
- AMD64 Architecture Programmer’s Manual, Volume 3: General-Purpose and System Instructions. Advanced Micro Devices Inc., 2019. URL: https://archive.org/details/advancedmicrodevices_24594_3.28/page/n1/mode/2up (дата обращения 25.0.2021).
- Артюхова М.А., Кулыгин В.Н. Разработка автоматизированной системы обеспечения радиационной стойкости бортовой аппаратуры космических аппаратов // Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий. 2011. № 1. С. 323–324. EDN PEVDUV.
- Горшков В.В., Приходько Д.И., Мокряков А.В. Устройство для управления конфигурацией вычислительной системы. (2021). Патент на полезную модель 207176 U1, 15.10.2021. Заявка № 2021118609 от 25.06.2021. EDN JBFXGI.
- Горшков В.В., Приходько Д.И., Мокряков А.В. Устройство для управления разрядностью вычислений. (2022). Патент на полезную модель 209758 U1, 22.03.2022. Заявка № 2021118607 от 25.06.2021. EDN MDXKXC.
- Полесский С., Жаднов В., Артюхова М., Прохоров В. Обеспечение радиационной стойкости аппаратуры космических аппаратов при проектировании // Компоненты и технологии. 2010. № 9 (110). С. 93–98. EDN MWMEXL.
- Козлов А., Королев Г. LTC4242 – контроллер «горячего подключения» (Hot Swap) Linear Technologies для управления питанием двух слотов шины PCI Express // Компоненты и технологии. 2007. № 2 (67). С. 144–147. EDN MTFPHL.
- Лагов П.Б. Повышение импульсно-частотных, тепловых и инжекционных характеристик биполярных кремниевых структур методом радиационно-термической обработки: дис. ... д-ра техн. наук: 05.27.01. М., 2017. 342 с. URL: https://mpei.ru/diss/Lists/FilesDissertations/303-Диссертация.pdf (дата обращения 08.06.2021).
- Приходько Д.И. Разработка и оптимизация методов эксплуатации информационных систем как этапа их жизненного цикла с учетом воздействия агрессивной внешней среды: дис. магистерская: 01.04.02 / РГУ им. А.Н. Косыгина. М., 2021. 204 с.
- IEEE Standard for Binary Floating-Point Arithmetic. Copyright 2019 by The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. URL: https://standards.ieee.org/ieee/754/6210/ (дата обращения 08.06.2021).
- Posit-арифметика: победа над floating point на его собственном поле. Часть 1. (Пер. с англ., оригинал: Gustafson J.L., Yonemoto I. Beating Floating Point at its Own Game: Posit Arithmetic). URL: https://habr.com/ru/post/465723/ (дата обращения 31.10.2022). http://www.johngustafson.net/pdfs/BeatingFloatingPoint.pdf
- Thomason J.G., Horton E.R. US5369770A – Standardized protected-mode interrupt manager. Microsoft Technology Licensing LLC, 1992. URL: https://patents.google.com/patent/US5369770A/en (дата обращения 31.10.2022).
- Чернышов В.Н., Чернышов А.В. Теория систем и системный анализ: учеб. пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2008. 96 с. ISBN 978-5-8265-0766-7.
- Чистов Д.В., Мельников П.П., Золотарюк А.В., Ничепорук Н.Б. Проектирование информационных систем: Учебник и практикум для СПО. М.: Юрайт, 2019. 258 с. ISBN 978-5-534-03173-7.
