Una CPU può funzionare con nient'altro che un alimentatore e una ROM, usando solo la cache interna come RAM?

Una CPU (come Intel i3 / i5 / i7 / Xeon) con RAM cache su chip può utilizzarla come unica RAM funzionale, senza alcun banco di memoria esterno collegato?

O deve esserci una RAM esterna e la cache non è accessibile o utilizzata da sola?

Le moderne CPU desktop / server spesso hanno più RAM cache interna rispetto a quella di molti computer degli anni '90 nella memoria dell'intero sistema, quindi dovrebbe esserci abbastanza spazio per eseguire codice semplice.

Esistevano CPU precedenti alla cache come la 6502 che non sarebbe stata in grado di fare nulla, poiché la RAM interna della CPU ammontava solo a pochi byte per il contatore degli indirizzi e gli accumulatori.

Non si tratta di eseguire qualsiasi tipo di sistema operativo moderno, ma di eseguire un semplice codice programmato in una ROM personalizzata o immesso manualmente con una tastiera di input esadecimale.

Vedi questo account estremamente dettagliato della sequenza di avvio del PC: http://www.drdobbs.com/parallel/booting-an-intel-architecture-system-par/232300699?pgno=2

Poiché a questo punto non è disponibile alcuna DRAM, il codice inizialmente funziona in un ambiente senza stack. La maggior parte dei processori moderni ha una cache interna che può essere configurata come RAM per fornire uno stack software. Gli sviluppatori devono scrivere un codice estremamente stretto quando utilizzano questa funzionalità cache-as-RAM perché uno sfratto sarebbe inaccettabile per il sistema a questo punto nella sequenza di avvio; non c'è memoria per mantenere la coerenza. Ecco perché i processori funzionano in "No Evict Mode" (NEM) a questo punto del processo di avvio, quando funzionano su una cache-come-RAM. In NEM, una mancanza di cache line nel processore non causerà uno sfratto. Lo sviluppo di codice con uno stack software disponibile è molto più semplice e il codice di inizializzazione spesso esegue la configurazione minima per utilizzare uno stack anche prima dell'inizializzazione DRAM.

Puoi osservarlo eseguendo un PC senza RAM: riprodurrà una serie di segnali acustici. Il programma che riproduce quelli viene eseguito dalla BIOS Flash ROM.

Ho visto anche questo comportamento su alcuni processori ARM. All'interno del SoC saranno presenti registri di configurazione che consentono di utilizzare la cache come RAM nelle fasi iniziali della sequenza di avvio, al fine di eseguire un programma che trova, enumera e configura la DRAM.

In generale, la memoria cache non è indirizzabile. Un programma non può memorizzare o recuperare intenzionalmente dati da esso.

Sebbene ciò non riguardi direttamente le famiglie di processori specificate nella domanda, lo schema seguente dovrebbe funzionare sui precedenti processori x86, quindi sì, è possibile operare senza RAM o cache, sebbene questo approccio richieda alcune capacità creative di programmazione.

Negli anni '80 mi sono imbattuto in un progetto per un ricevitore radio che decodificava i segnali orari di MSF trasmessi nel Regno Unito. Questo design utilizzava un processore Z80 e aveva solo una ROM per l'archiviazione del programma. Tutta l'elaborazione e l'archiviazione dei dati è stata eseguita utilizzando i registri interni all'interno del processore. Ciò ovviamente significava che non potevano esserci chiamate di subroutine in quanto era disponibile memoria per contenere lo stack.

All'epoca il costo della RAM era elevato e poiché si trattava di un progetto hobby, era importante tenere bassi i costi, a parte il fatto che si trattava di un interessante esercizio accademico. Ciò avveniva anche prima dei giorni dei microcontrollori ampiamente disponibili (un 8751 con costo di eprom superiore a £ 100 IIRC).

In genere una CPU richiede un clock esterno. Ma con quello, sì, può.