Чи може процесор функціонувати лише з джерелом живлення та ПЗУ, використовуючи лише внутрішній кеш як ОЗУ?

Чи може процесор (наприклад, Intel i3 / i5 / i7 / Xeon) з оперативною пам'яттю кешу оперативної пам'яті використовувати його як єдину функціональну оперативну пам’ять, не маючи жодних зовнішніх банків пам'яті?

Або повинна бути зовнішня оперативна пам'ять, і кеш не може бути доступний або використаний самостійно?

Сучасні процесори настільних / серверів часто мають більше внутрішньої оперативної пам’яті кешу, ніж у багатьох комп’ютерів 1990 р. У всій системній пам’яті, тому для роботи простого коду повинно бути достатньо.

Процесори раніше, ніж існував кеш-пам'ять, наприклад 6502, нічого не зможуть зробити, оскільки внутрішня оперативна пам’ять склала лише кілька байт для лічильника адрес та акумуляторів.

Це не питання запуску будь-яких сучасних операційних систем, а запуск простого коду, запрограмованого на користувальницький ПЗУ, або введеного вручну за допомогою шестигранної вхідної клавіатури.

Дивіться цей надзвичайно детальний виклад послідовності завантаження ПК: http://www.drdobbs.com/parallel/booting-an-intel-architecture-system-par/232300699?pgno=2

Оскільки на даний момент жодна DRAM не доступна, код спочатку працює в бездоганному середовищі. Більшість сучасних процесорів мають внутрішній кеш, який можна налаштувати як оперативну пам’ять, щоб забезпечити стек програмного забезпечення. Розробники повинні писати надзвичайно жорсткий код при використанні цієї функції кешування оперативної пам'яті, оскільки виселення було б неприйнятним для системи в даний момент у послідовності завантаження; немає пам'яті для підтримки узгодженості. Ось чому процесори працюють у режимі "Без виведення" (NEM) в цей момент процесу завантаження, коли вони працюють на основі кеш-пам'яті. У NEM пропуск кеш-лінії в процесорі не призведе до виселення. Розробка коду з наявним стеком програмного забезпечення набагато простіше, і код ініціалізації часто виконує мінімальну настройку для використання стека ще до ініціалізації DRAM.

Це можна спостерігати, запускаючи ПК без оперативної пам’яті: він відтворюватиме ряд звукових сигналів. Програма, яка відтворює ці програми, запускається з флеш-диска BIOS.

Я також бачив таку поведінку на деяких процесорах ARM. Всередині SoC будуть створені регістри конфігурації, які дозволять використовувати кеш як оперативну пам'ять на початку послідовності завантаження, щоб запустити програму, яка знаходить, перераховує та конфігурує DRAM.

Як правило, пам'ять кешу не адресована. Програма не може навмисно зберігати або отримувати дані з неї.

Хоча це безпосередньо не стосується сімейств процесорів, зазначених у питанні, схема, наведена нижче, буде працювати на більш ранніх процесорах x86, так, так, можна працювати без оперативної пам'яті чи кешу, хоча такий підхід вимагає певних навичок творчого програмування.

Ще в 1980-х роках я натрапив на дизайн радіоприймача, який розшифровував сигнали часу MSF, що транслюються у Великобританії. Ця конструкція використовувала процесор Z80 і мала лише ПЗУ для зберігання програми. Вся обробка та зберігання даних проводилася за допомогою внутрішніх регістрів всередині процесора. Це, очевидно, означало, що не може бути ніяких викликів підпрограми, оскільки для зберігання стека була доступна пам'ять.

Тоді вартість оперативної пам’яті була високою, а оскільки це був проект хобі, важливим було зниження витрат, окрім того, що це було цікавим навчальним завданням. Це було ще до днів широко доступних мікроконтролерів (8751 з eprom коштував понад 100 фунтів IIRC).

Зазвичай для процесора знадобиться зовнішній годинник. Але при цьому, так, може.