Арифметическо-логическое устройство (АЛУ). Структура АЛУ. Регистровая АЛУ разрядно-модульного типа, страница 8

-  анализ конструктивных требований.

2.  Оценка возможностей использования типового варианта контроллера.

3.  Формирование взаимосвязи объект управления – контроллер.

4.  Разработка программ работы контроллера.

 

Два режима работы:

1.  Стартовый – по сигналу "Старт" заносится стартовый код, который как правило является начальным адресом микропрограммы управления объекта.

2.  Последовательный – по сигналам УА из зоны следящего адреса формируется адрес следующей микрокоманды, а из зоны опроса внешних устройств формируются сигналы позволяющие осуществить ветвление программ.

Эти устройства могут быть многократными. Выбор программы зависит от стартового кода.

Структурные методы повышения быстродействия микропроцессора

Временные диаграммы взаимодействия основных узлов микроЭВМ

 

               N_i – ссылка на адрес следующей микрокоманды

               C_i – разряды управления процессорными элементами и субблоками.

               S_i – информация о состоянии ПЭ (регистр состояния).

               a_i – адрес текущей микрокоманды.

               t_a – время установки информации на выходе.

     t_NC – время реакции управляющей памяти на адрес, поступающий из        БМУ.

     t_s – время формирования результата операции в ПЭ с момента поступления сигнала С_i.

     t_m – время, необходимое для фиксации результата операции во внешнем устройстве.

Конвейерная обработка информации

 

В данном случае имеют место 2 параллельных процесса:

1.  Формирование адреса следующей микрокоманды.

2.  Выполнение операции в проц. эл-те.

При этом задержки  t_s и t_NC  совмещаются во времени. А т.к. t_p и t_A приблизительно одинаковы, то быстродействие повышается в 1,5 – 1,8 раза.

Достоинства: повышение быстродействия при минимальных аппаратных затратах.

Недостатки: наличие фазового сдвига в тех участках вычислительного процесса, в которых происходит анализ состояния ПЭ. Для устранения этого недостатка используются "длинные" микрокоманды. "Длинная" микрокоманда – это микрокоманда, в которой разряды управления не изменяются в течение двух тактов.

УП и ПЭ – устройства комбинационного типа.

Многоуровневая конвейерная обработка

          В данном случае имеет место случай когда ПЭ по своему быстродействию значительно превышает быстродействие памяти. В этом случае устанавливается такое количество конвейерных регистров, во сколько раз быстродействие процессора выше быстродействия памяти.

          Достоинства: максимальное быстродействие при минимальных аппаратных затратах.

          Недостатки: наличие фазового сдвига в тех участках вычислительного процесса, когда оценивается состояние ПЭ.

          Для устранения этого недостатка используются и длинные микрокоманды, т.е. микрокоманды, которые занимают 2 такта.

Память с расслоением

 

В данном случае используется такое количество слоёв памяти  - во сколько раз быстродействие ПЭ выше быстродействия памяти.

Достоинства: повышение быстродействия при минимальных аппаратных затратах.

Недостатки: наличие фазового сдвига при выполнения программ ветвления.

Для ликвидации этого недостатка используются длинные микрокоманды, т.е. одна и та же микрокоманда размещена в соседних слоях памяти.

Вычислительные системы с переменной длительностью цикла

		Такт, когда выполняется операция в ПЭ

 

1 – время необходимое для выполнения логической операции.

2 – время необходимое для выполнения арифметической операции без формирования признаков состояний.