Арифметическо-логическое устройство (АЛУ). Структура АЛУ. Регистровая АЛУ разрядно-модульного типа, страница 22

Аппаратный – простое наращивание РОН для того, чтобы поместить них наибольшее количество операндов.

Требования, предъявляемые к операндам в центральном процессоре:

1.  Выборка команд: ЦП (центральный процессор) должен считать команду из памяти и разместить её в действующем регистре.

2.  Интерпретация команд – разложение её на последовательность микрокоманд.

3.  Выборка данных – считывание данных и размещение их в соответствующих регистрах.

4.  Внешние команды (выполнение микропрограммы).

5.  Размещение результата.

Для выполнения вышеуказанных операций используются программно доступные  RG и RG флагов (RG управления и состояния).

     RG состояния – используют УУ для организации работы ЦП, а также

управление программами или ОС (операционной системой).

          РОН подразделяются на:

-  Универсальные (для хранения адреса и данных и могут быть использованы для вычисления в процессе выполнения кода операции);

-  адреса;

-  RG данных;

-  RG флагов.

При использовании RG в коде операции  должно быть обязательно указано какому типу RG относится конкретное обращение.

Выбор необходимого количества а) RG, а также RG б) и в) связано с архитектурой вычислительной машины (ВМ) и ориентацией ВМ на конкретном классе задач, на которые она предназначена. Длина RG на сегодняшний день от 8 (RG составляющих) до 32 разрядов. Увеличение RG обеспечивает снижение количества обращения к памяти. Длина RG определена адресным словом (не всегда).

Аппаратный подход к построению РОН

          Большинство операций требуют обращения к операнду, который представляет собой скалярную переменную. Хранение этих операндов в РОН позволяет значительно повысить динамические характеристики вычислительной системы.

          При каждом вызове процедуры необходимо обеспечить РОН соответствующими данными. При этом необходимо для следующей процедуры свои данные плюс результаты процедуры, а при возврате необходимо восстановить данные в регистрах.

          Решение этой задачи основано на:

1.  Глубина инициализации процедуры колеблется в сравнительно незначительных пределах (от 3 до 8).

2.  Типичные процедуры используются в течение своего выполнения как скалярные, так и глобальные переменные.

Для решения этой задачи в RISC процессоре (RISC1 и RISC2) используются несколько регистров, распределёнными между соседними процессорами. Вызов одной процедуры автоматически переключает  центральный процессор на другое регистровое окно, вместо того, чтобы сохранять информацию в памяти. Окна для соседних процессоров пересекаются, что позволяет передавать данные от одной процедуры к другой.

    

 

          В любой момент времени доступно лишь окно регистров, для передачи из одного окна в другое имеются зоны, которые доступны процессору при выполнении соседних процедур.

          Достоинства: минимальное количество циклов обращения  к памяти, т.к. результаты операций как предыдущей, так и последующей хранятся в РОН.

          Недостатки: дополнительные аппаратные затраты.

          Следует отметить, что в данном случае в процессоре обязательно отводится RG, который указывает адрес заполненного окна и указывает адрес окна, в которое записывается в данный момент информация.

          По статистике только 1% обращений требует сохранения информации в стековой области памяти.

          Эта структура особенно эффективна в тех случаях, когда используются в основном скалярные переменные и резко снижаются в том случае, если используются глобальные переменные (т.е. переменные, используемые более чем в двух процедурах).

          Для решения этого вопроса используется 2 варианта:

1.  Переменные, которые являются глобальными, распределяются компилятором между ячейками памяти и процессоров в каждый … Это направление требует меньших аппаратных затрат, но считается неэффективным, т.к. требует дополнительного обращения к памяти.