Лекц.БЦВМиСР1-8(2) (Все лекции по БВМиС в ворде), страница 3

{Ri} - содержимое регистра с номером Ri;

→ - передается информация.

Особенности ПКУР, используемых в бортовых ВМ, заключается в том, что количество регистров в блоке РОН (УР) выбирается без запаса, а именно столько, сколько требуется для решения заданного набора задач (с округлением до 2^m). В нашем случае количество регистров определим после составления программы решения выбранной задачи.

Адреса размещения операндов в оперативной памяти:

Программа решения задачи на ПКУР:

В этой программе использовано 3 регистра (R₁, R_{2 ,} R₃).

Всего 9 команд, из них: 4 – формата RS; 5 – формата RR.

Принимаем разрядность поля Ri в команде равной 2 (3 < 2²).

Разрядность поля КОП – 6; Разрядность поля А – 10 (как в ПКНС и ПКУР).

Оценки ПКУР:

1) Сложность:

СПКУР = САЛУ + СРОН + СДШ = 73n + K·8n + m·2^m

В нашем случае: m=2; К=2²=4

Таким образом: СПКУР = 73n + 8 +32n = 105n + 8.

2) Время решения задачи:

(tRS = 2tO; tRR = 1,5tO).

Tр.з. = 4tRS + 5tRR = ( 8 + 7,5)tO = 15,5 tO .

3) Объём памяти программы (для данной задачи):

Qпр = 4*18 + 5*10 = 122.

Длина командной дорожки формата RS – 18р;

Длина командной дорожки RR – 10р;

Таким образом, ПКУР при решении типовой задачи характеризуется следующей тройкой цифр:

ПКУР (105n + 8; 15,5tO; 122 ) →( C , Т_р.зад. , Q_прог. ).

3.6. ПКСП – ПК со стековой памятью

Определение: ПКСП – это такой ПК, в состав которого входит стековая память (СП), а основные операции выполняются над операндами, размещёнными в двух первых регистрах СП, при этом результат записывается в первый регистр СП. Это позволяет использовать безадресные (самые короткие) команды, что приводит к сокращению времени решения задач и экономии памяти программ.

Стековая память (если использовать ее «вертикальную» модель) представляет собой набор расположенных друг над другом регистров. Запись информации в такую память осуществляется через верхний (первый) регистр, при этом вся ранее записанная в СП информация сдвигается «вниз» на одну позицию [{R1} → R2; {R2}→ R3 и т.д.] При считывании информации (а это производится также через верхний регистр) содержимое СП поднимается «вверх» на одну позицию.

Таким образом, стековую память, состоящую из «К » n-разрядных горизонтальных регистров можно представить в виде набора из «n » К-разрядных вертикальных реверсивных сдвигающих регистров, в каждом из которых расположены одноименные разряды всех размещенных в СП операндов.

Структурная схема ПКСП представлена на рис. 3.

Рис. 3. Структурная схема ПКСП.

В ПКСП используется несколько форматов команд:

1) Основные (безадресные):

КОП {R1} ☼ {R2} → R1; стек ↑

Обозначения:

а) стек ↑ - информация в СП «поднимается вверх» на одну позицию;

б) стек ↓ - информация в СП «опускается вниз» на одну позицию;

в) стек ↔ - информация в СП не перемещается (ни «вверх», ни «вниз»).

2) Команды ввода/вывода (связь в ОЗУ):

- считывание из ОЗУ (Сч):

Сч А {A} → R1; стек ↓;

- запись в ОЗУ (Зап):

Зап А {R1} → A; стек ↑;

3) Специальные (вспомогательные) команды - безадресный формат: КОП

- дублирование: { R1} → R2; стек ↓;

- реверсирование: {R1} → R2; {R2} → R1 стек ↔;

Размещение операндов ОЗУ:

а → А1; b → A2; c → A3 – входные операнды

Y → А4 – результат.

Программа реализации на ПКСП типовой задачи

Программа содержит 13 команд, из них: 4 – адресных (№,№: 1,3,8,13) и 9 – безадресных.

Оценки:

1. Сложность: СПКСП = С АЛУ + С СП = 73n + (24К)n = 169n;

СП – это n штук К - разрядных реверсивных сдвигающихся регистров. Сложность одного разряда такого регистра – 24. В нашем примере К=4.

2. Время решения задачи: Т_р.з. = 4·2 t_O + 9· t_O = 17 t_O.

3. Затраты памяти на размещение программы: Q_пр = 4·16 + 9·6 = 118 (КОП – 6 разрядов; А – 10 разрядов).

Таким образом, ПКУР при решении типовой задачи характеризуется следующей тройкой цифр: (169n, 17 tO, 118) → (С ; Т_р.з..; Q_пр).

3.7. Итоговая таблица оценок ПК.

Из таблицы видно, что каждый тип ПК имеет преимущество над другими по одному из критериев оценки. Оптимальные значения оценок размещены в диагональных (выделенных) клетках таблицы.

Тема № 4.

Процессы, управляемые потоками данных

(потоковые процессоры – ПП)

Напомним, что в процессорах, управляемых контроллером, последовательность выполняемых операций (команд) определяется специальным устройством управления на основе дешифрации занесенной в память машины программы.

В потоковом процессоре имеется несколько связанных между собой операционных устройств, каждое из которых начинает выполнять предписанную ей операцию сразу после поступления на её входы операндов, участвующих в данной операции.

Определение: ПП – это такие процессоры, в которых условием начала выполнения любой операции является наличие (готовность) операндов, участвующих в данной операции. Результат выполнения каждой операции является либо одним из операндов для другой операции, либо итоговым результатом вычислений. Основная особенность ПП – возможность организации параллельного (одновременного) выполнения нескольких операций при наличии достаточного количества операционных устройств (другими словами, на ПП можно организовать параллельные вычисления).

Операционное устройство (ОУ) – это устройство, выполняющее в данный момент времени определенную операцию над входными операндами (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Обозначение операционных устройств на структурных схемах.

Структурно ПП – это некоторая совокупность информационно взаимосвязанных ОУ, обеспечивающая решение заданной задачи.