- Регистровые файлы
Лекция № 8
Регистровые файлы
В современных конвейерных системах часто вместо отдельных фиксаторов используют более сложные структуры памяти.
Могут быть использованы любые из структур для локальной памяти.
Чаще всего используют 2-х портовую память с произвольным доступом.
Интегральные схемы, которые выполняют эту функцию для небольшого числа слов называют регистровыми файлами.
В конвейере порт 1 данных подсоединен к выходу предыдущей логической схемы, а порт 2 – к входу следующей.
Порт 1 – запись в файл.
Порт 2 – чтение.
Рекомендуемые материалы
 |
2 набора адресов передаются от конвейера устройством управления.
Регистровый файл выполняет не менее трех функций, отсутствующих у простого фиксатора.
1) позволяет многократно использовать один и тот же набор данных, не используя его регенерацию. Т.е. вычислен общий множитель, и он будет использоваться в течение нескольких тактов синхронизации.
2) Локальная перегруппировка данных. Т.е. часть конвейера формирует данные в одной последовательности, другая часть конвейера требует эти данные, но в другой последовательности. Отдельное управление адресными шинами позволяет осуществить требуемое переупорядочение.
3) Осуществление временной задержки. Холостая задержка реализуется очень просто, если только на 1 период. Происходит эквивалентная замена на 2 фиксатора.
1 фиксатор заменяется на 2 фиксатор без логики, т.е. с "холостой" логикой, что необходима для предотвращения "временных" гонок.
1. Регистровый файл может создавать задержку на любое число циклов до К, где К – число ячеек файла.
Для этого он использует последовательность циклически наращиваемого адреса для порта записи, и точно такого же адреса для порта чтения, но задерж. на К циклов.
Последовательное соединение конвейерных ступеней.
Проектирование конвейеров осуществляется путем разбиения функции на соответствующие подфункции и их реализации в качестве отдельных ступеней.
Можно рассмотреть построение конвейеров из отдельных ступеней.
Элемент ступень представляет из себя устройство с тремя двоичными входами и 2 двоичными выходами.
Выходы – 'двоичная сумма входов, т.е. значения от 0 до 3, поэтому 2 выхода.
Если 1 из входов предназначен для приема переноса из предыдущего разряда, а старший разряд на выходе – для выдачи переноса в следующий разряд, то такая схема будет просто одноразрядным комбинационным сумматором.
Если же 'входы, выходы не используются для переносов, то полученная схема является одноразрядным сумматором с экономией переносов, что используется для ускорения операции сложения в многоразрядном параллельном сумматоре.
Чтобы сделать ступень к сумматору на выход добавляется двухразрядный фиксатор.
Входные данные поступают на вход, вычисляется их сумма, сумма поступает на фиксатор по приходу синхросигнала.
| A | B | C | M | N | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Наиболее просто такую ступень использовать в качестве последовательного 2-го сумматора.
2 вход – для представления поразрядно двух двоичных чисел, начиная с младших разрядов.
Обратная связь служит для осуществления переноса к следующему разряду.
N-разрядные 2-ые числа
Сумма за N тактов синхронизации.
Информация в лекции "Тема 8. Современные информационно-поисковые системы" поможет Вам.
Конвейерные сумматоры
Среди традиционных многоразрядных параллельных сумматоров, построенных на основе одноразрядных комбинационных сумматоров, самым простым, но и самым медленным является сумматор с последовательным переносом, в котором значение старшего разряда выхода (М) подается на один из входов следующего сумматора.
2 числа А, В (N разр.)
Число необходимых устройств задержки N2, т.е. очень дорого если задержка реализуется при помощи фиксаторов и холостой логики.
Использование файл регистров позволит уменьшить число устройств задержки, но не избавиться от них совсем.
