Арифметическо-логическое устройство (АЛУ). Структура АЛУ. Регистровая АЛУ разрядно-модульного типа, страница 26

          Этот конвейер четырёхступенчатый, однако “длительность” каждой ступени минимальна, поэтому этот конвейер обладает большим быстродействием.

Оптимизация конвейерного режима в условиях ветвления.

	Обычное ветвление	Отложенное ветвление	Оптимальное ветвление
100	LOAD X:A	LOAD X:A	LOAD X:A
101	ADD 1:A	ADD 1:A	JMP 105
102	JMP 105	JMP 106	ADD 1, A
103	ADD A, B	NOP	ADD A, B
104	SUB C,B	ADD A,B	SUB C,B
105	STORE A, Z	SUB C,B	STORE
106	Конвейер отсутствует	STORE A, Z

          Перестановка команд эффективна только в тех случаях, когда имеет место безусловный переход, вызов им возврата из подпрограммы. В тех случаях, когда необходимо осуществить условный переход перестановки команд не допустимы, т.е. в этом случае может быть использовано только отложенное ветвление.

          В настоящее время есть 2 направления в RISC процессор (RISC 1 и 2 университет Беркли) и процессор R-2000, R-3000.

          В RISC 1и 2 обращение осуществляется только к операндом, хранящимся в регистрах АЛУ выполняются следующие команды:

1)  целочисленное сложение с переносом или нет.

2)  Целочисленные вычитатели с заёмом или нет.

3)  Логические операции И, ИЛИ, НЕ, ИЛИ-НЕ над битами.

4)  Логический сдвиг влево, вправо и арифметический сдвиг вправо.

Все команды могут формировать 4 кода условия:

1 – нулевой результат

2 – отрицательный результат

3 – переполнение

4 – перенос.

Процессоры представляются с 32-разрядным числом в дополнительном коде и имеется 2 способа адресации регистров и со смещением.

Регистровый файл содержит 138 регистров + 9 глобальных регистров. Регистровый файл (РФ) представляет собой кольцо. Для определённой процедуры доступно 22 регистра и 9 глобальных регистров. Конвейерный режим для RISC1 – двухступенчатый, а RISC2 – трёхступенчатый; команда исполнения разбита на 2 этапа.

R-2000. центральный регистр имеет 32 регистра по 32 разряда в каждом, быстродействующую КЭШ 128 Кбайт. Половина этого КЭШ – команды, а другая – данные. Компилятор осуществляет оптимизацию регистров для каждой процедуры. В этой системе команда условий не используется. Если необходимо использовать коды условий, то есть универсальный регистр. Все команды исполняются за один машинный такт. Имеется пятиступенчатый конвейер, который включает:

-  выборку команды;

-  выборку исходного операнда из регистрового файла;

-  выполнение операции в АЛУ;

-  обращение к памяти данных;

-  запись результата в регистровый файл.

Обзор микропроцессоров (МП)

1. 8-разрядная МП.

Intel 8080 (1974г.), Z-80 (1976г.), МС6800 (1974г.)

          Стандартная архитектура:

Длина слова – 8 бит

Адресное пространство  64 кБ

Наличие операционного блока с аккумулятором

 

АДРЕС

КОП

          Из двух операндов, поступающих в АЛУ, один операнд обязательно хранится в АС, в качестве второго операнда используется операнд, считываемый из основной памяти или РОН. Т.е. формат команды имеет вид:

В МС6800 РОН отсутствует.

          Регистровые структуры:

I-8080/85

Все регистры 8-разрядные. Группы 16-разрядные для того чтобы формировать адреса. Формирование адреса следующей команды обеспечивается на том же вычислительном устройстве, что и обработка операндов.

МС6800

          Эта структура снабжена двумя аккумуляторами А и В.