Смекни!
smekni.com

Выбор логической структуры процессора (стр. 3 из 5)

N такта: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

в) выполнение команд в режиме полного совмещения:

Команды: Тк = Топ

ВК РК АО ВО ОП ЗР

N │----├────┼────┤----│════│----│

│ │ ВК │ РК │ АО │ ВО │ ОП │ ЗР

N+1 │ │----├────┼────┤----│════│----│

│ │ │ ВК │ РК │ АО │ ВО │ ОП │ ЗР

N+2 │ │ │----├────┼────┤----│════│----│

│ │ │ │ ВК │ РК │ АО │ ВО │ ОП │ ЗР

N+3 │ │ │ │----├────┼────┤----│════│----│

│ │ │ │ │ ВК │ РК │ АО │ ВО │ ОП │ ЗР

N+4 │ │ │ │ │----├────┼────┤----│════│----│

│ │ │ │ │ │ ВК │ РК │ АО │ ВО │ ОП │ ЗР

N+5 │ │ │ │ │ │----├────┼────┤----│════│----│

│ │ │ │ │ │ │ │ │ │

N такта: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Рис.2. Принципы совмещения выполнения команд.


Команды от ОП

Буферы ┌───────────┬──────────────┐ ┌────────────

команд ┌──┴──┐ ┌──┴──┐ ┌───┴───────┴────┐

├─────┤ ├─────┤ │Сверхоперативная├───────

├─────┤ ├─────┤ │буферная память │ к ОП

├─────┤ ├─────┤ │ (кэш-память) ├──┬────

└──┬──┘ └──┬──┘ └───┬────────────┘ │

┌ ─ ─ ─ ─ ─│─ ─ ─ ─ ─ ─│─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ Операнды │

┌───────┴───────────┴───────┐ │ ┌─────────┐ │

┌──┼──┤ Регистр команд ├──┼───┼──┤Локальная│ │

│ └───────┬───────────────────┘ │ │ память │ │

│ │ │ │ │ └──┬────┬─┘ │

│ БВК │ ┌──────────────┼─────┤ │ │

│ │ ──────┴──── ────┴────── │ │ │ │ │

│ Адресный сумматор │ │ │ │

│ │ ──────────┬────────── │ │ │ │ │

│ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─│─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ │

│ ├────────────────────┼─────┘ │ │

│ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─│─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │ │

│ ┌─────────────┴─────────────┐ │ │ │

│ │ │ Регистр адреса │ │ │ │ │

│ └─────────────┬─────────────┘ │ │ │

│ │ └────────────────┼───┼──────────┼────┘

│ БВО ┌────────────────────┤ ┌────┤

│ │ │ │ ┌─┴─────┴─┐ │

│ ┌─────────────┴─────────────┐ │Буферная │ │

│ │ │ Регистр операнда │ │ │ память │ │

│ └─────────────┬─────────────┘ │операндов│ │

│ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─│─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └─┬───────┘ │

│ ├────────────────────┘ │

│ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─│─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │

│ ┌─────┴─────┐ ┌─────────────────────┤

│ │ ┌───────┴───┐ ┌────┴───┴──┐ │ │

│ │ Регистр 1 │ │ Регистр 2 │ │

│ │ └───────┬───┘ └────┬──────┘ │ │

│ │ │ │

│ │ ───────┴──── ────┴─────── │ │

└──────── Сумматор │

│ ──────────┬─────────── │ │

┌─────────┴──────────┐ │

│ АЛУ │ Регистр результата ├─────┼──────────────┘

└────────────────────┘

└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘

Рис.3. Структурная схема процессора с совмещением

выполнения команд.


ВЫБОР АЛГОРИТМА И ВРЕМЕННЫХ ДИАГРАМ ВЫПОЛНЕНИЯ ОСНОВНЫХ ОПЕРАЦИЙ.

Оценим длительность основных операций, имеющих наибольшую

встречаемость (вес) и потому определяющих производительность

процессора (табл.2). Будем делать оценку времени выполнения (Т)

команды в количестве машинных тактов (Тм).

1) Загрузка (регистр-регистр):

┌────────┬────┬────┐

│ КОП │ R1 │ R2 │ L R1,R2 (R2) = (R1)

└────────┴────┴────┘

0 15

По команде LR производится выборка из регистра второго операнда

и запоминание полученного значения в регистре первого операнда, с

одновременным уничтожением его исходного содержимого.

RK BO ЗР Т = 3*Тм

└────┴────┴────┘ Т =

2) Загрузка (память-регистр):

┌────────┬────┬────┬────┬────────────┐

│ КОП │ R1 │ Х2 │ В2 │ D2 │ L R1,D2(X2,B2)

└────────┴────┴────┴────┴────────────┘ {D2+(X2)+(B2)}=(R1)

0 31

Команда L производит пересылку полного слова по адресу

D2+(X2)+(B2) из основной памяти в регистр общего назначения R1.

РK АО BO ЗР Т = 4*Тм + Тп

└────┴────┴----┴────┘ Т =

3) Запоминание (регистр-память):

┌────────┬────┬────┬────┬────────────┐

│ КОП │ R1 │ Х2 │ В2 │ D2 │ ST R1,D2(X2,B2)

└────────┴────┴────┴────┴────────────┘ {D2+(X2)+(B2)}=(R1)

0 31

По команде ST содержимое регистра общего регистра R1 помещается

в основную память по адресу, которой определяется как D2+(X2)+(B2).

РК ВО ЗР Т = 3*Тм + Тп

└────┴────┴----┘ Т =

4) Сложение/вычитание, фиксированная запятая (регистр-регистр):

┌────────┬────┬────┐

│ КОП │ R1 │ R2 │ AR R1,R2 (R1)+(R2) = (R1)

└────────┴────┴────┘

0 15

При выполнение команды AR содержимое регистра R1 складывается с

содержимым регистра R2 и результат помещается в R1.


При выполнение SR от содержимого регистра R1 вычитается содер-

жимое регистра R2 и результат заносится в R1.

РК ВО ОП ЗР

└────┴────┴────┴────┘ Т = 4*Тм ; Т =

5) Сложение/вычитание, фиксированная запятая (регистр-память):

┌────────┬────┬────┬────┬────────────┐

│ КОП │ R1 │ Х2 │ В2 │ D2 │ A R1,D2(X2,B2)

└────────┴────┴────┴────┴────────────┘ (R1)+{D2+(X2)+(B2)}=(R1)

0 31

По команде A содержимое первого операнда, считываемого из R1,

складывается с содержимым второго операнда, находящегося в памяти по

адресу D2+(B2)+(X2). Результат помещается в R1.

РК АО ВО ОП ЗР Т = 5*Тм + Тп

└────┴────┴----┴────┴────┘ Т =

6) Сложение/вычитание, плавающая запятая (регистр-регистр):

┌────────┬────┬────┐

│ КОП │FPR1│FPR2│ AER R1,R2 (FPR1)+(FPR2) = (FPR1)

└────────┴────┴────┘

0 15

При выполнении команды AER содержимое регистра плавающей запятой

FPR1 складывается с содержимым регистра FPR2 в следующей последовате-

льности: сравниваются (СП) и выравниваются порядки (ВП),отрицательный

операнд преобразуется в дополнительный код (ДК), результат операции

(ОП) нормализуется (НР) и записывается в FPR1. При выполнении SER из