Временные диаграммы взаимодействия основных узлов микроЭВМ

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.