Процессоры семейства MOTOROLA: Методическое пособие к изучению курса “Микропроцессорные системы”, страница 13

│    с FPU    │     │ умнож. │     │ деления │

└─────‑───────┘     └────‑───┘     └───‑─────┘

╚════════════════╗ ║ ╔═══════════╝

┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌──────────┐ ║ ║ ║   ┌──────────┐ ┌──────────┐

│Целочисл.│ │Целочисл.│ │  Блок    │ ║ ║ ║   │  Графич. │ │ Графич.  │

│         │ │         │ │обработки │ ║ ║ ║   │          │ │          │

│ устр-во │ │ устр-во │ │  полей   │ ║ ║ ║   │ устр-во  │ │ устр-во  │

└─────‑───┘ └────‑────┘ └────‑─────┘ ║ ║ ║   └─────‑────┘ └───‑──────┘

║          ║           ║       ║ ║ ║         ║          ║

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐

└────‑────────────‑────────────‑──────────────────────────────────────┘

║            ║            ║

┌─────────┐   ┌─────────┐ ┌──────────┐     ┌──────────┐   ┌──────────┐

│ Устр-во  │ │   Блок   │ │Регистровый│    │КЭШ-память│   │Суперска- │

│загрузки/ │ │          │ │   блок    │    │ целевых  ╞══│  лярное  │

│запоминан.│ │   РОH    │ │расширения │    │  команд  │   │ устр-во  │

└────╥─────┘ └──────────┘ └───────────┘    └──────────┘   └──‑───╥───┘

╚═══════════╦═════════════╗               ╔═══════════════╝ ║

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

│ Ассоц-ный│    Теги     │   8Кб    │ │   8Кб    │    │ Ассоциативный │

│  буфер   │-------------│КЭШ-памяти│ │КЭШ-памяти│Теги│     буфер     │

│преобраз-х│Теги контроля│ данных   │ │  команд  │    │преобразованных│

│  адресов │операций шины│          │ │          │    │    адресов    │

└─────╥────┴─────‑───────┴─────‑────┘ └─────‑────┴────┴──────────╥────┘

║          ║             ║            ║                    ║

║          ║             ║            ║                    ║

┌───────────────╨─────────────────────────╨──────────────────────┐

│                       Интерфейс      шины                         │

└──────────────────‑────────────────────────‑───────────────────────┘

║                        ║

┌───────────────── ║ ──────────────────────────────────────────────┐

└───────────────── ║ ───────────────────────────────────────────────┘

║      Шина адреса ( 32 )

┌──────────────────────────────────────────────────────────────────┐

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

Шина данных ( 64 )

Разработчики компании MOTOROLA выбрали для своего RISC - процессора   одинаковые двухканальные множественно - ассоциативные  кэш-памяти по 8 Кбайт. В обеих кэш-памятях процессора используются 64-разрядные  внутренние   интерфейсы.  Кроме  того   используется 64-разрядный внешний интерфейс данных для работы с внекристальными кэш-памятями второго уровня.

Устройство  с  плавающей  точкой  ( FPU) позволяет выполнять 80-разрядные  операции  двойной  точности  с расширением , а также вычисления  одинарной и двойной точности. Трехступенчатый конвейер позволяет  на каждом такте запускать команды умножения и сложения. Это приводит к трехтактной задержке при вычислениях любой точности, однако  снижает  потери  времени  из-за  зависимости  по  данным и обеспечивает  возможность  выполнять в устройстве FPU вычисления с максимальным   быстродействием.   Кроме  того ,  блок  деления  по основанию  8  минимизирует  время ,  затрачиваемое  на  выполнение операции деления.

Для целочисленних  операций раработчики увеличили разрядность трактов данных  и использовали два 64-разрядных АЛУ, что позволяет получать   80-разрядные   результаты .  Регистровые  блоки  общего назначения ,  поддерживающие  эти  АЛУ  представляют  собой четыре 80-разрядных  порта  чтения  и  два  80-рарядных   порта  записи . Предусматривается также буфер предистории , в котором запоминается состояние  машины , так что в случае обнаружения ошибки на текущей команде  можно  восстановить  полностью  состояние  процессора  для предыдущей команды.

Разработчики  компании  MOTOROLA  назвали  архитектуру своего процессора " симметричной суперскалярной ", поскольку она почти не накладывает  ограничений  на порядок выполнения команд - например, она  не предъявляет требований по упорядочению, по составлению пар или  по  совмещению  -  и  содержит  по  нескольку  исполнительных устройств, благодаря чему повышается степень параллелизма.