Тема 5_2010__Процессоры (Лекции (ещё одни)), страница 4

При введении в стековую память новой информации данные,соответствующие предыдущей программе, автоматически продвигаются вниз.Они возвращаются обратно, когда новая программа закончит вычисления.Наряду с указанными преимуществами стековой памяти отметим также:•уменьшение количества обращений к памяти;•упрощение способа обращения к ПП и обработки прерываний.Недостатки стековой организации памяти:•большое число регистров с быстрым доступом;•необходимость в дополнительном оборудовании, чтобы следить запереполнением стековой памяти, ибо число регистров памяти конечно;•приспособленность главным образом для решения научных задач и вменьшей степени для систем обработки данных или управлениятехнологическими процессами.3.6. Оптимизация системы командВажным вопросом построения любой системы команд являетсяоптимальное кодирование команд.

Оно определяется количеством регистров иприменяемых методов адресации, а также сложностью аппаратуры, необходимойдля декодирования. Именно поэтому в современных RISC-архитектурахиспользуются достаточно простые методы адресации, позволяющие резкоупростить декодирование команд. Более сложные и редко встречающиеся вреальных программах методы адресации реализуются с помощьюдополнительных команд, что, вообще говоря, приводит к увеличению размерапрограммного кода. Однако такое увеличение программы с лихвой окупаетсявозможностью простого увеличения частоты RISC-процессоров. Этот процессможно наблюдать сегодня, когда максимальные тактовые частоты практическивсех RISC-процессоров (Alpha, R4400, HyperSPARC и Power2) превышаюттактовую частоту, достигнутую процессором Pentium.Общую технологию проектирования системы команд для новой ЭВМможно обозначить так: зная класс решаемых задач, выбираем некоторую типовуюСК для широко распространенного компьютера и исследуем ее на предметприсутствия всего разнообразия операций в заданном классе задач.

Вовсе невстречающиеся или редко встречающиеся операции не покрываем командами.Все частоты встреч операций для задания их в СК всякий раз можно определитьиз соотношений "стоимость затрат – сложность реализации – получаемыйвыигрыш".Второй путь проектирования СК состоит в расширении имеющейсясистемы команд. Один из способов такого расширения – создание макрокоманд,второй – используя имеющийся синтаксис языка СК, дополнить его новымикомандами с последующим переассемблированием, через расширение функцийассемблера.

Оба эти способа принципиально одинаковы, но отличаются в тактикереализации аппарата расширения.Так, система команд для ПК IBM покрывает следующие группы операций:•••••передачи данных,арифметические операции,операции ветвления и циклов,логические операцииоперации обработки строк.Разработанную СК следует оптимизировать. Один из способовоптимизации состоит в выявлении частоты повторений сочетаний двух илиболее команд, следующих друг за другом в некоторых типовых задачах дляданного компьютера, с последующей заменой их одной командой,выполняющей те же функции. Это приводит к сокращению временивыполнения программы и уменьшению требуемого объема памяти.Можно также исследовать и часто генерируемые компилятором некоторыепоследовательности команд, убирая из них избыточные коды.Оптимизацию можно проводить и в пределах отдельной команды, исследуяее информационную емкость.

Для этого можно применить аппарат теорииинформации, в частности для оценки количества переданной информации –энтропию источника. Тракт "процессор – память" можно считать каналом связи.Замечание. Энтропия – это мера вероятности пребывания системы в данномсостоянии (в статистической физике)..