2.1.6. Специализированные микропроцессоры
Существующие в настоящее время специализированные МП можно условно разделить на нижеприведенные группы:
1) функционально-ориентированные МП, предназначенные для реализации тех или иных функций;
2) векторные и матричные процессоры, обеспечивающие параллельное выполнение операций над регулярными (однородными) структурами данных;
3) МП, поддерживающие тот или иной язык программирования (возможно, параллельный). Первые две группы специализированных МП используются главным образом в качестве
сопроцессоров. Приборы же третьей группы могут применяться как в качестве сопроцессоров, так и в роли основных процессоров специализированных микроЭВМ. Среди функционально-ориентированных МП выделяют
— математические процессоры;
— графические процессоры;
— процессоры для поддержки баз данных;
— процессоры для ПУ и адаптеров.
Наибольшее распространение получили математические специализированные МП и особенно — приборы для выполнения операций над вещественными числами, используемые в качестве сопроцессоров плавающей точки. Сведения об основных математических специализированных МП представлены в табл. 2.2. Эти приборы позволяют существенно (в несколько десятков раз) снизить время выполнения операций, на которые они ориентированы.
Перечисленные в этой таблице сопроцессоры фирм Intel, Weitek, Integrated Information Technology (ПТ) и AT&T служат для поддержки арифметики с плавающей точкой. Данные приборы характеризуются различными функциональными возможностями, быстродействием и стоимостью. Сопроцессоры фирмы Weitek дополняют соответствующие сопроцессоры фирм Intel и Motorola и могут работать во взаимодействии с ними. Следует отметить, что сопроцессоры Abacus функционируют в 1,7 — 4 раза быстрее аналогичных изделий фирмы Intel. Серьезный вызов фирме Intel сделала и созданная в 1987 г. компания ПТ, выпустив совместимые с МП 80287 и 80387 изделия 2С87 и ЗС87 той же стоимости, но с большим в 2 раза быстродействием на тех же тактовых частотах. Плата 933 Computer Engine содержит 30-МГц RISC-процессор Clipper фирмы Fairchield Semiconductor и ОЗУ емкостью 4—32 Мбайт. Они обеспечивает быстродействие 5 млн. команда/с и 1,5 MFLOPS. Широкое распространение получили сопроцессоры фирм Intel, Motorola и Weitek. Несмотря на то, что МП 80486 оперирует с вещественными числами, компания Weitek все же предложила для него математический сопроцессор, который обеспечивает повышение быстродействия в 5 — 6 раз. Стоимость установки в ПЭВМ МП фирмы Weitek достаточно высока и составляет 1000 — 31300 долл., что превышает цену компьютера IBM PC XT.
Для отечественного МП К1810ВМ86 разработан сопроцессор плавающей точки К1810ВМ87.
Особое место среди математических специализированных МП занимает прибор FC110, предназначенный для решения задач нечеткой логики. Он позволяет примерно в 10 раз ускорить выполнение ключевого сегмента алгоритма логического вывода по сравнению с МП 80386.
Среди функционально-ориентированных специализированных МП других типов можно упомянуть графический сопроцессор 82786 фирмы Intel, аппаратно реализующий полиэкранный режим работы, когда каждое приложение может иметь окно на дисплее с текстовой и/или графической информацией, а также плату N:veetor фирмы Nucleus International (США) для поддержки реляционной .базы данных. Последняя позволяет получить 10-кратный выигрыш по быстродействию в сравнении с чисто программными решениями.
Группу векторных и матричных специализированных МП составляют следующие изделия:
1) плата Zip 3232-20 для семейства PC IBM фирмы Mercury Computer Systems (США), обеспечивающая быстродействие 20 MFLOPS;
2) матричный процессор Vortex компании Sky Computers для IBM PC AT, также обеспечивающий быстродействие 20 MFLOPS;
3) плата МС3200 для IBM PC AT фирмы Mercury Computer Systems с быстродействием 10 MFLOPS (содержит кэш-память, целочисленный МП и МП плавающей точки);
4) матричные процессоры RL800 и PL2500 для IBM PC AT компании Eighteen Eight Laboratories (США) для работы в режиме с плавающей точкой, обеспечивающие быстродействие до 25 MFLOPS;
5) плата акселератора с 64-разрядными сопроцессорами плавающей точки TMS320C30 фирмы Texas Instruments для ПЭВМ семейства PC IBM, обеспечивающая быстродействие 35 MFLOPS.
В качестве примеров специализированных МП, поддерживающих языки высокого уровня, можно назвать нижеперечисленные изделия:
1) транспьютер Т800 британской фирмы Inmos, аппаратно реализующий параллельный язык программирования Occam и имеющий быстродействие 4 MFLOPS, что в 12 раз превышает быстродействие пары 80386 — 80387; его предшественник — Т414 (1985 г.) — стал первым коммерческим МП, сделавшим реальностью параллельную обработку;
2) однокристальный LISP-процессор фирмы Texas Instruments, предназначенный для портативных микроЭВМ военного назначения с искусственным интеллектом;
3) плата РС400 фирмы Silicon Composers (США) для IBM PC XT/AT, выполняющая программы на языке FORTH и имеющая производительность 4 млн. команда/с.