Выбор логической структуры процессора

Страница: 5/14

│ Пульт │ │ ║ └────────┐ ║ ║

│ управления │ │ ║ ┌─────┴────────┬──────────┬──────────┐

└────────────┘ │ ║ │ Средства │ Средства │ Средства │

│ ║ │ динамического│ коррекции│ защиты │

│ ║ │ преобразова- │ ошибок │ памяти │

┌────────┐ │ ния адреса │ │ │

│ Каналы │ ├──────────────┴──────────┴──────────┤

│ ввода- │ │ Основная память │

│ вывода │ │ │

└────────┘ └────────────────────────────────────┘

Рис 1. Логическая схема процессора.

ВЫБОР СТРУКТУРЫ ПРОЦЕССОРА.

Выбор структуры процессора определяется двумя факторами:

достижение заданной производительности при минимальных затратах

оборудования.

Известны следующие способы повышения производительности

процессра:

1) совмешение отдельных этапов выполнения последовательно

выбираемых команд и этапов выполнения операций;

2) предвыборка и буферизация команд и операндов;

3) введение нескольких операционных устройств;

4) выбор алгоритмов ускоренного выполнения операций;

5) специализация операционных устройств;

6) введение в структуру буферной памяти (кэш-память);

7) повышение уровня системы команд (спецоперации).

Каждый способ влечет за собой увеличение обьема оборудования, а

значит и увеличение стоимости процессора и, следовательно, снижение

его эффективности, поэтому необходимо оценивать целесообразность

использования каждого способа с учетом затрат оборудования.

На рис.2 показаны временные диаграммы выполнения команды с

разбиением на этапы выполнения: ВК - выборка команды; РК - распаковка

команды; АО - вычисление адреса операнда; ВО - выборка операнда;

ОП - выполнение операции; ЗР - запись результата. При этом отдельные

этапы (РК, АО) могут быть выполнены за один такт, все другие этапы

могут потребовать для своего выполнения нескольких тактов. Совмещение

может выполняться только для этапов одинаковой длины; для случая,

когда длительность совмещаемых этапов различна, длительность

выполнения этапа выбирается по самому большому времени выполнения.

Совмещение не может быть выполнено для взаимозависимых команд, так

как выполнение следующей команды зависит от результата предыдущей

операции: операция перехода или использование результата как операнда

следующей операции.

Время выполнения выполнения команды процессором, при наличии

совмещения, определяется выражением:

Ткт = (N-Nc+1),

где Ткт - время выполнения команды (тактов);

N - количество тактов выполнения команды;

Nc - количество совмещенных тактов.

Таким образом производительность процессора определяется как

количеством тактов выполнения каждой команды и временем перехода

команд, так и количеством уровней совмещения обработки команд.

Метод совмещения выполнения команд обеспечивает увеличение

Реферат опубликован: 3/05/2009