2. В состав процессора вводятся дополнительные регистры для хранения глобальных переменных. Эти регистры доступны для всех процедур.
Применение регистровых окон позволяет сократить время выполнения программ, т.к. все необходимые данные хранятся в регистровом файле.
КЭШ-память в отличие от данных окон требует полноразмерную адресацию, т.е. эквивалентную адресацию к общей памяти.
Суть задачи состоит в том, чтобы для каждого участка программы решить какие переменные должны быть распределены между RG, при этом количество RG определяется структурой микропроцессора, а количество переменных – оператором языка высокого уровня. Эта программа основывается на топологическом методе “раскрашивания” графа.
Архитектура систем с сокращённым набором команд (СНК)
Стояло 2 задачи при построении этих систем:
1. Необходимость упрощения компиляторов.
2. Повышение быстродействия.
При разработке компиляторов необходимо сформировать последовательность машинных команд, соответствующих каждому оператору языка высокого уровня (ЯВУ) в тех случаях, когда оказывается, что оператор ЯВУ похож или полностью идентичен команде, то данная машина относится к CISC процессорам, а задача создания компиляторов упрощается.
При создании вычислительной машины с сокращённым набором команд предполагается, что длина программы будет уменьшаться за счёт элементарных команд RISC процессора.
Характерные особенности архитектуры с СНК.
1. Машинная команда выполняется за один машинный цикл (МЦ). МЦ – это интервал, затрачиваемый на выборку двух операндов, выполнение операции в АЛУ и запоминание результата оператором.
2. В машинах с СНК большинство операций это регистр-регистр, а для доступа к памяти реализованы очень простые команды загрузки и запоминания.
3. В машинах с СНК используются только простые способы адресации (как правило регистровое, регистр-адрес со смещением и менее 1% - косвенные).
4. Использование только простых форматов команд. Команда имеет фиксированную длину. Расположение элементов команд – фиксировано.
Достоинства:
- фиксированные поля позволяют упростить дешифратор кода операции и обращение к регистровому файлу;
- использование упрощённого формата команды позволяет упростить (в некоторых случаях свети к минимуму) устройство управления. УУ в СНК процессорах занимает не более 7-8% от площади кристалла, в то время как в CISC процессоре УУ занимает 70-80% площади кристалла.
Всё вышеперечисленное позволяет:
1) Повысить быстродействие по следующим причинам:
1.1) Большинство команд, которые формируются компилятором очень просты (в RISC процессоре, как правило, отсутствует микропрограммное управления микропрограмм).
1.2) Используется конвейерный режим выполнения команд (т.к. команды просты, содержат одинаковое количество тактов).
1.3) Эти компьютеры имеют минимальное время реакции на прерывание, т.к. все команды очень короткие.
2) Архитектура RISC процессоров позволяет реализовать полный компьютер на одном кристалле (из-за отсутствия микропрограммного управления).
Конвейерная обработка информации в вычислителях с СНК
Конвейер, как правило, включает в себя 2 стадии:
- выборка команды;
- её выполнение.
Можно совместить эти 2 стадии во времени, т.е.
- выполнение текущей команды;
- выборка следующей команды.
Однако удвоение скорости не получается, т.к. присутствуют команды ветвления. Потери эти могут быть уменьшены путём прогнозирования переходов.
Для современных компьютеров существует элементарное правило: в случае условного перехода, при определении адреса следующей команды, выбирается следующая после выполняемой, т.е. если ветвление не состоялось, то потери времени минимальны. Если ветвление произошло, то предварительно выбранная команда отбрасывается.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.