Координация работ исполнительных элементов (арифметико-логических устройств, регистров и т.п.), страница 2

Устройства управления бывают микропрограммные и на основе конечных автоматов (аппаратные).

Устройства управления на основе конечных автоматов создаются на основе проектирования конечных автоматов, используя известные входные сигналы (код команды) и сигналы устройства управления.

Для выполнения команды (прим, сложение чисел) используется микропрограмма, состоящая из нескольких микрокоманд.

Микрокоманда – это набор бит. Часть бит микропрограммы используется для работы Управляющей Памяти.

Код команды из РгК считывается в PгAMк, этот код совпадает с адресом первой микрокоманды в программе для выполнения этой команды. Поэтому из УП в РгМк считывается первая микрокоманда (ее код). Большую часть кода микрокоманды составляют биты, соответствующие битам сигнала управления. Если некоторый бит равен 1, то составляется Сигнал Управления, заставляющий АЛУ выполнить определенную операцию, например, сложения.

Часть кода микрокоманды составляет адрес следующей микрокоманды, эта часть переписывается в РгАМк, что приводит к выполнению следующей микрокоманды. Последняя микрокоманда в команде поворачивает ключ, что приводит к считыванию следующей команды (микропрограммы).

РЕАЛИЗАЦИЯ УСЛОВНЫХ ПЕРЕХОДОВ

	(Флаг)

Набор флагов, который выставляется по результату операции в АЛУ

                                                          

Выполнение реальных программ требует реализации ветвлений, т.е. в зависимости от результатов выполнения текущей программы должна выполняться та или иная ветвь программы.

Условный переход – выполнение той или иной команды в зависимости от условия.

Для реализации условных переходов устройства управления используют флаги, выставляемые АЛУ по результатам операции.

Адреса микрокоманд, соответствующих разным ветвям микропрограммы, отличаются только одним битом, который зависит от значения флага (0 или 1 – зависит от того, выполнилось условие или нет). Микрокоманда, выполняющая условный переход, подает управляющий сигнал на ключ, по которому соответствующий флаг переписывается в нужную позицию РгАМк.

АРХИТЕКТУРЫ УСТРОЙСТВ УПРАВЛЕНИЯ (ПРОЦЕССОРОВ)

В зависимости от набора команд выделяют четыре архитектуры УУ:

RISC – «уменьшенный набор инструкций» – команд в архитектуре мало, сложность в программировании

CISC – «комплексный (большой) набор инструкций»

VLIW – «система команд с длинной инструкцией» – позволяет выполнять несколько команд одновременно, параллельно

Современные x86 – внешне – CISC-архитектура, внутри – команды архитектуры либо RISC (такие x86 встречаются чаще всего), либо CISC, либо VLIW

МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

ОБЗОР

К методам повышения производительности относят технологические, схемотехнические и архитектурные методы.

Технологические (развитие технологий) – основаны на прогрессе в области изготовления микросхем (нанотехнологии, улучшение свойств материалов)

Схемотехнические – основаны на применении более громоздких, но быстрых схем (схемы с параллельным переносом), а также на добавлении новых операций (например, аппаратная реализация умножения и прочее).

Архитектурные – основаны на более оптимальном использовании имеющейся технологии (например, применение других комбинаций устройств).

Архитектурные методы: 1) параллельная обработка данных;

                                           2) конвейеризация.

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ

Упрощенное АЛУ (инкрементор)

Приведенные ниже схемы реально не используются.