Повышение тактовой частоты.

Тактовая частота — количество синхронизирующих тактов, поступающих извне на вход схемы за одну секунду. Тактовая частота характеризует производительность подсистемы (процессора, памяти и пр.), то есть количество выполняемых операций в секунду.

Для повышения тактовой частоты при выбранных материалах используются:

o более совершенный технологический процесс с меньшими проектными нормами;

o увеличение числа слоев металлизации (Одним из шагов в направлении уменьшения числа слоев металлизации и уменьшения длины межсоединений стала технология, использующая медные проводники для межсоединений внутри кристалла);

o схемотехника меньшей каскадности;

o используются более совершенные транзисторы (Уменьшение размеров транзисторов, сопровождаемое снижением напряжения питания, увеличивает быстродействие и уменьшает выделяемую тепловую энергию.)

o более плотная компоновка функциональных блоков кристалла

*/ Металлизация — метод модификации свойств поверхности изделия путем нанесения на его поверхность слоя металла.*/

Увеличение объема и пропускной способности подсистемы памяти.

Возможные решения по увеличению пропускной способности подсистемы памяти включают:

o создание кэш-памяти одного или нескольких уровней;

o увеличение пропускной способности интерфейсов между процессором и кэш-памятью и конфликтующей с этим увеличением пропускной способности между процессором и основной памятью.

Улучшение интерфейсов происходит за счет:

o увеличения пропускной способности шин (увеличение частоты работы шины и/или ее ширины); введением дополнительных шин, которые расшивают конфликты между процессором, кэш-памятью и

o основной памятью. (пр-р: одна шина работает на частоте процессора с кэш-памятью, а вторая - на частоте работы основной памяти).

Общая тенденция увеличения размеров кэш-памяти реализуется следующим образом:

Размещение на кристалле отдельных кэш-памятей:

o первого уровня для данных и команд (внутрикристальная кеш первого уровня будет работать на тактовой частоте процессора).

o внекристальной кэш-памяти второго уровня (внекристальный кеш второго уровня будет работать на половинной тактовой частоте).

Увеличение количества параллельно работающих исполнительных устройств.

Тут действия направленны на улучшение временных и функциональных характеристик исполнительных устройств.

Для загрузки функциональных исполнительных устройств используют:

o используются переименование регистров;

o предсказание переходов, которые устраняют зависимости между командами по данным и управлению;

o буферы динамической переадресации.

Например используют архитектуры с более длинным командным словом (в котором объединяется несколько инструкций). Это позволяет упростить процессор и ускорить выполнение команд.

· Системы на одном кристалле и новые технологии.

Объединения на одном кристалле логической части микропроцессора и оперативной памяти.

Для создания таких систем используют медные (а не алюминиевые как раньше) межсоединения. Медь позволяет сделать кристалл меньшим по размеру и более быстродействующим. Медная металлизация уменьшает общее сопротивление, что позволяет увеличить скорость работы кристалла на 15-20%.

Такие системы дают перспективу для создания более мощных и миниатюрных микропроцессоров и помогает создавать компактные, быстродействующие и недорогие электронные устройства: маршрутизаторы, компьютеры, контроллеры жестких дисков, сотовые телефоны, игровые и Интернет-приставки.