أيه إم دي Am29000

AMD Am29000 ، والتي يتم اختصارها عادةً إلى 29k ، هي عائلة من المعالجات الدقيقة ووحدات التحكم الدقيقة RISC ذات 32 بت والتي طورتها وصنعتها شركة Advanced Micro Devices (AMD). استنادًا إلى Berkeley RISC الرائد ، أضافت 29k عددًا من التحسينات المهمة. كانت لفترة من الوقت أكثر شرائح RISC شيوعًا في السوق، ^{[ بحاجة لمصدر ]} تُستخدم على نطاق واسع في الطابعات الليزرية من مجموعة متنوعة من الشركات المصنعة.

تم تطويره منذ عام 1984-1985، وتم الإعلان عنه في مارس 1987 وتم إصداره في مايو 1988، ^{[1] [2] [3]} تبع Am29000 الأولي عدة إصدارات، وانتهت بـ Am29040 في عام 1995. ^[4] كان 29050 ملحوظًا لكونه مبكرًا في تقديم وحدة فاصلة عائمة قادرة على تنفيذ عملية ضرب وإضافة واحدة لكل دورة.

كانت AMD تصمم إصدارًا فائقًا حتى أواخر عام 1995، عندما تخلت AMD عن تطوير 29k لأن فريق التصميم تم نقله لدعم جانب الكمبيوتر الشخصي ( x86 ) من العمل. تم إعادة توجيه ما تبقى من أعمال AMD المضمنة نحو عائلة 186 المضمنة من مشتقات 80186. بحلول ذلك الوقت، تم تركيز غالبية موارد AMD على معالجات x86 عالية الأداء لأجهزة الكمبيوتر المكتبية، باستخدام العديد من الأفكار والأجزاء الفردية لتصميمات 29k لإنتاج AMD K5 .

تطورت وحدة المعالجة المركزية 29k من نفس تصميم Berkeley RISC الذي أدى أيضًا إلى ظهور Sun SPARC و Intel i960 و ARM و RISC-V .

أحد عناصر التصميم المستخدمة في بعض تصميمات Berkeley RISC المشتقة هو مفهوم نوافذ السجلات ، وهي تقنية تستخدم لتسريع استدعاءات الإجراءات بشكل كبير. الفكرة هي استخدام مجموعة كبيرة من السجلات كمكدس، وتحميل البيانات المحلية في مجموعة من السجلات أثناء المكالمة، ووضع علامة "ميتة" عليها عند عودة الإجراء. سيتم وضع القيم التي يتم إرجاعها من الروتينات في "الصفحة العالمية"، أعلى ثمانية سجلات في SPARC (على سبيل المثال). نظر تصميم RISC المبكر المنافس من جامعة ستانفورد ، Stanford MIPS ، أيضًا في هذا المفهوم ولكنه قرر أن المترجمين المحسنين يمكنهم استخدام السجلات العامة بشكل أكثر كفاءة من النافذة السلكية.

في التصميم الأصلي لبركلي، SPARC، وi960، كانت النوافذ ثابتة الحجم. الروتين الذي يستخدم متغيرًا محليًا واحدًا فقط سيظل يستخدم ثمانية سجلات على SPARC، مما يهدر هذا المورد الباهظ الثمن. هنا اختلف 29000 عن هذه التصميمات السابقة، باستخدام حجم نافذة متغير. في هذا المثال، سيتم استخدام سجلين فقط، أحدهما للمتغير المحلي، والآخر لعنوان الإرجاع . كما أضاف المزيد من السجلات، بما في ذلك نفس السجلات البالغ عددها 128 لمكدس الإجراءات، ولكن بإضافة 64 سجلًا آخر للوصول العالمي. وبالمقارنة، كان لدى SPARC 128 سجلاً إجمالاً، وكانت المجموعة العالمية عبارة عن نافذة قياسية مكونة من ثمانية سجلات. أدى هذا التغيير إلى استخدام أفضل بكثير للسجلات في 29000 تحت مجموعة متنوعة من أحمال العمل.

كما قام المعالج 29000 بتوسيع مكدس نافذة السجل من خلال مكدس في الذاكرة (ونظريًا، في ذاكرة التخزين المؤقت). عندما تمتلئ النافذة، يتم دفع المكالمات من نهاية مكدس السجل إلى الذاكرة، ويتم استعادتها حسب الحاجة عند عودة الروتين. بشكل عام، كان استخدام السجل في المعالج 29000 أكثر تقدمًا بشكل ملحوظ من التصميمات المنافسة القائمة على مفاهيم بيركلي.

هناك فرق آخر بين تصميم بيركلي وهو أن 29000 لم يتضمن سجل رمز شرطي لأغراض خاصة. يمكن استخدام أي سجل لهذا الغرض، مما يسمح بحفظ الشروط بسهولة على حساب تعقيد بعض التعليمات البرمجية. تخزن ذاكرة التخزين المؤقت لهدف الفرع (512 بايت على 29000 و1024 بايت على 29050) مجموعات من 4 أو 2 تعليمات متسلسلة موجودة في عنوان هدف الفرع، مما يقلل من زمن انتظار جلب التعليمات أثناء الفروع المأخوذة - لم يتضمن 29000 أي نظام تنبؤ بالفرع ، لذلك كان هناك تأخير في حالة أخذ فرع. وهذا يعني أن 29000 لديه فتحة تأخير فرع واحدة . ^[5] خفف المخزن المؤقت من ذلك من خلال تخزين أربع أو تعليمتين من عنوان هدف الفرع، والتي يمكن تشغيلها على الفور أثناء إعادة ملء مخزن الجلب بتعليمات جديدة من الذاكرة. ^[6]

اتبع دعم ترجمة العناوين الافتراضية نهجًا مشابهًا لنهج بنية MIPS. احتفظت ذاكرة التخزين المؤقتة للترجمة (TLB) المكونة من 64 إدخالاً بالتعيينات من العناوين الافتراضية إلى العناوين المادية، وعند مواجهة عنوان غير مترجم، فإن "خطأ" TLB الناتج من شأنه أن يتسبب في احتجاز المعالج في روتين برمجي مسؤول عن توفير أي تعيين مناسب للذاكرة المادية. وعلى النقيض من نهج MIPS الذي استخدم سجلًا عشوائيًا لاختيار إدخال TLB الذي سيتم استبداله عند حدوث خطأ في TLB، قدم 29000 سجلًا مخصصًا ( أقل استخدامًا مؤخرًا). ^[7] قدمت بعض المنتجات في عائلة 29000 16 إدخال TLB فقط لتكون قادرة على تخصيص جزء من السيليكون للأجهزة الطرفية. للتعويض، تمت زيادة الحد الأقصى لحجم الصفحة المستخدم بواسطة التعيين من 8 كيلوبايت إلى 16 ميجا بايت. ^{[8] : 305–306}

تم إصدار أول Am29000 في عام 1988، بما في ذلك وحدة MMU مدمجة ولكن تم تفريغ دعم النقطة العائمة إلى Am29027 FPU . تم بيع الوحدات التي بها وحدة MMU أو ذاكرة تخزين مؤقتة لهدف فرعي فاشلة باسم Am29005 . ^[6]

في عام 1991، تم توسيع الخط مع Am29030 و Am29035 ، والتي تضمنت ذاكرة تخزين مؤقتة للتعليمات بحجم 8  كيلوبايت أو 4 كيلوبايت على التوالي. ^[9] بحلول ذلك الوقت ^[10] أصبح Am29050 متاحًا أيضًا، بدون ذاكرة تخزين مؤقتة على الشريحة ولكنه يتميز بوحدة فاصلة عائمة مع عمليات مضاعفة وتجميع متكاملة ، وذاكرة تخزين مؤقتة لهدف فرعي أكبر بحجم 1 كيلوبايت مع معدل إصابة يبلغ 80%، وعمليات تحميل أفضل تم تسريعها بواسطة ذاكرة تخزين مؤقتة للعنوان الفعلي تشبه TLB ذات 4 مداخل . على الرغم من أنه ليس معالجًا فائقًا ، إلا أنه يسمح بإكمال عملية فاصلة عائمة وعملية عدد صحيح في نفس الدورة. كل من جانبي العدد الصحيح والفاصلة العائمة له منفذ كتابة خاص به إلى السجلات. ^[11] احتوى على 428000 ترانزستور ^[12] على عملية 1 ميكرون ^[13] بطول قناة فعال 0.8 ميكرون ^[11] وكان متاحًا بترددات 20 و25 و33 و40 ميجاهرتز. لاحقًا تم إصدار Am29040 بترددات 33 و40 و50 ميجاهرتز، وهو يشبه Am29030 باستثناء وجود ذاكرة تخزين مؤقتة للبيانات بحجم 4 كيلوبايت ووحدة ضرب وبعض التحسينات الأخرى. ^[14] احتوى Am29040 بحجم 119 مم ² على 1.2 مليون ترانزستور على عملية 0.7 ميكرون. ^{[15] [16]}

كان يتم تصميم نسخة فائقة التفاوت من 29 كيلو بايت، ولكن تم إلغاؤها لصالح x86. تم تسميتها باسم Jaguar ، ^[3] وتم وصفها في نوفمبر 1994 وأغسطس 1995. ^{[17] [18]} كان تصميمًا متقدمًا، قادرًا على الإرسال بأربعة اتجاهات إلى ست محطات حجز وتنفيذ تعليمات خارج الترتيب المضاربي ، مع سحب بأربعة اتجاهات. يسمح ملف السجل بأربع قراءات وكتابتين في وقت واحد. كانت ذاكرة التخزين المؤقت للتعليمات والبيانات 8 كيلو بايت لكل منهما. يمكن للأحمال من ذاكرة التخزين المؤقت تجاوز المخازن . لم يكن لديه وحدة معالجة عائمة على الشريحة لأسباب تتعلق بالتكلفة والسوق المستهدفة. كان من المتوقع أن يصل إلى تردد 100 ميجا هرتز على عملية 0.4 ميكرون. ^{[17] [19]}

استخدمت AMD بنية 29K الدقيقة غير المنشورة كأساس لسلسلة K5 من المعالجات المتوافقة مع x86 . تم نقل وحدات الحساب والمنطق، وكذلك مخزن إعادة الترتيب مع تعديل طفيف. تم أخذ وحدة النقطة العائمة من 29050، ولكن تم توسيعها إلى دقة 80 بت . قامت K5 بترجمة تعليمات x86 إلى "RISC-OPs" عند فك التشفير، بمساعدة معلومات فك التشفير المسبق المحفوظة في التعليمات المخزنة مؤقتًا. ادعت AMD أن أداء 29K الفائق سيكون أقل قليلاً من K5، ولكن بتكلفة أقل بكثير بسبب اختلاف الحجم. ^{[20] [17]}

Honeywell 29KII عبارة عن وحدة معالجة مركزية تعتمد على AMD 29050، وتم استخدامها على نطاق واسع في مجال الطيران في الوقت الفعلي.

• صور الموت
• 
  ام29000
• 
  ام29030
• 
  ام29040
• 
  ام29050

تم وضعه كمنتج "للتطبيقات المضمنة متوسطة إلى عالية الأداء" مع إمكانية الاستخدام في محطات عمل يونكس، ^[7] تم استخدام 29000 في مجموعة متنوعة من المنتجات مثل محطات X، وبطاقات تحكم الطابعة بالليزر، وبطاقات تسريع الرسومات، وحلول التعرف الضوئي على الحروف، والجسور الشبكية. ^[21] كانت بنية ذاكرة 29000 بمثابة عامل جذب خاص لمصممي المنتجات، مما يسمح لهم بالتخلي عن ذاكرة التخزين المؤقت الخارجية واستخدام ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية بشكل مباشر مع الحفاظ على الأداء المقبول، ^{[21] :  1} مما يسمح بدرجة من المرونة في اختيار تقنيات الذاكرة المستخدمة للاحتفاظ بتعليمات البرنامج والبيانات. ^[22]

تم استخدام 29k كمسرع حسابي أو معالج مساعد، وخاصة على منصات Macintosh وIBM PC المتوافقة. على سبيل المثال، أنتجت شركة Yarc Systems Corporation بطاقات "معالج مساعد RISC" تعتمد على 29k لأنظمة Macintosh II و PC AT ، إلى جانب بطاقات "معالج مساعد CISC" الأخرى التي تتميز بمعالجات Motorola 68020 و68030، وبطاقات "معالج مساعد متوازي" تتميز بمعالجات T800 transputer . ^[23] تبع ذلك بطاقات NuSuper (التي كانت تسمى في الأصل McCray ^[24] ) و AT-Super ، التي تستخدم وحدة المعالجة المركزية Am29000 ومسرع النقطة العائمة Am29027، ^[23] MacRageous ، التي قامت بترقية وحدة المعالجة المركزية إلى Am29050. ^[25] قدمت بطاقات التسريع هذه أداءً يفوق أداء Macintosh II نفسه بعدة مرات، كما تنافست مع محطات عمل RISC مثل DECstation 3100. كما يمكن تركيب بطاقات متعددة على النظام. ومع ذلك، فإن تكلفة نظام Macintosh II مع مثل هذه البطاقة تقترب من تكلفة محطات عمل RISC الراسخة التي تعمل بنظام Unix. ^[26] تم تسعير AT-Super بحوالي 4600 دولار أمريكي وتم الإبلاغ عنه على أنه يعمل بنظام Unix، ويتنافس مع منتجات مماثلة تستخدم معالج Intel i860. ^[27]

كان أحد المنتجات البارزة التي تستخدم 29k هو بطاقة عرض Macintosh Display Card 8·24 GC من Apple لجهاز Macintosh IIfx ، والتي تتميز بمعالج Am29000 بسرعة 30 ميجاهرتز وذاكرة تخزين مؤقتة ثابتة سعة 64 كيلوبايت وذاكرة فيديو سعة 2 ميجابايت، مع خيار ذاكرة وصول عشوائي ديناميكية إضافية سعة 2 ميجابايت للاستخدام بواسطة مجموعة أدوات QuickDraw الرسومية. أدى تضمين 29k إلى تمييز هذه النسخة المعينة من البطاقة عن الإصدارات الأخرى التي تبيعها Apple، مما أدى إلى تحسين الأداء بشكل كبير عند التعامل مع صور بدقة 24 بت لكل بكسل. ^[28]

• قائمة عائلات AMD Am2900 وAm29000

• دليل تعريف AMD 29k (معالج التعليمات المبسطة)
• مان، دانييل (1995)، تقييم وبرمجة عائلة RISC 29K (PDF) ، Advanced Micro Devices، تم أرشفته من الأصل (PDF) في 27 سبتمبر 2007كتاب pdf عن عائلة 29k
• chipdb.org صور لمعالجات Am29000 المختلفة