Общая часть (часть 2) (2015) (by Кибитова) (1161598), страница 18

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 18)

Арифметико-логическое устройство3838Устройство управления (control unit)38 — устройство, которое координируетУстройствоуправления(controlunit)устройство, которое координируетвыполнение команд программы процессором.— Арифметико-логическоеустройствовыполнение команд программы процессором. Арифметико-логическое устройство(arithmetic/logic unit) обеспечивает выполнение команд, предусматривающих(arithmetic/logic unit) обеспечивает выполнение команд, предусматривающихарифметическую или логическую обработку операндов. Эти устройства являются своегоарифметическую или логическую обработку операндов.

Эти устройства являются своегорода «мозгом» процессора, т.к. именно функционирование устройства управления ирода «мозгом» процессора, т.к. именно функционирование устройства управления иарифметико-логического устройства обеспечивают выполнение программы. Рассмотримарифметико-логического устройства обеспечивают выполнение программы. Рассмотримупрощенную (без анализа нештатных ситуаций) схему выполнения процессоромупрощенную (без анализа нештатных ситуаций) схему выполнения процессоромпрограммы27) вв модельноммодельном компьютере.компьютере. программы (Рис.(Рис.

27)АЛУАЛУВыполнениеВыполнениеАнализкодакодаоперацииоперацииАнализУсловиеУсловиеложноложноВыборкакомандыкомандыпопозначениюзначениюСчК,СчК,Выборкаформированиеадресаследующейкоманды:формирование адреса следующей команды:СчК==СчКСчК++11СчКВычислениеВычислениеисполнительногоисполнительногоадреса операндаУсловиеложноарифметическую или логическую обработку операндов. Эти устройства являются своегорода «мозгом» процессора, т.к.

именно функционирование устройства управления иарифметико-логического устройства обеспечивают выполнение программы. РассмотримупрощеннуюанализанештатныхвыполненияпроцессоромЕсли (безкомандазагрузкиданных изситуаций)памяти в схемурегистрыобщего назначения,топрограммы(Рис.27)вмодельномкомпьютере.вычисляются исполнительные адреса операндов, выбираются значения операндов изпамяти, значения записываютсяв соответствующиерегистры.Переход на п.1.Выборкакоманды по значениюСчК,Последовательностьдействий,происходящаявпроцессорепри выполненииформированиеадресаследующейкоманды:общегоЕсликомандазагрузкиданныхизпамятиврегистрыназначения,тоЕсликомандазагрузкиданныхизпамятиврегистрыобщегоназначения,топрограммы, называется рабочим цикломпроцессора.По ходу рассмотренияматериалаСчК= СчК + 1выбираютсявычисляютсяисполнительныеадресаоперандов,выбираютсязначенияоперандовизвычисляютсяисполнительныеадресаоперандов,значенияоперандовизмы будем уточнять рабочий цикл нашего обобщенного модельного компьютера.памяти, значениязначения записываютсязаписываются вв соответствующиесоответствующиерегистры.регистры.ПереходПереходнанап.1.п.1.памяти,Последовательностьдействий,происходящаявпроцессорепривыполненииПоследовательностьдействий,происходящаявпроцессорепривыполнении1.2.3.3 КЭШ-памятьВычислениеАнализкодаоперациипрограммы,называетсярабочимцикломпроцессора.Походурассмотренияматериалапрограммы,АЛУ называется рабочим циклом процессора.

По ходу рассмотрения материалаисполнительногоКлючевойявляется проблемамыВыполнениебудемуточнять проблемойрабочий циклциклфункционированиянашего обобщенногообобщенногокомпьютеровмодельногокомпьютера.компьютера.мыбудемуточнятьрабочийнашегомодельногоадреса операнданесоответствияпроизводительностицентральногопроцессораискоростидоступа ккомандыЛогическая илиA1.2.3.3КЭШ-память1.2.3.3КЭШ-памятьинформации, размещеннойв оперативной Передачапамяти. Мы рассмотрели аппаратныеиперехода,арифметическаяуправленияСчК = Aпереходапрограммно-аппаратныеоперациясредства, применениекоторых позволяет частичносократитьКлючевойпроблемойфункционированиякомпьютеровявляетсяпроблемаКлючевойОднако,проблемойфункционированиякомпьютеровявляется регистровпроблемаэтот дисбаланс.ни организациярасслоения памяти,ни использованиенесоответствияпроизводительностицентральногопроцессораискоростидоступанесоответствияпроизводительностицентральногопроцессораискоростидоступаВычислениеадресовАнализусловияУсловиеобщего назначения для размещения наиболее часто используемых операндов неккистинноинформации,размещеннойврешенияпамяти.Мырассмотрелиаппаратныеииинформации, операндовразмещеннойв оперативнойоперативнойпамяти.Мыкотороерассмотрелиаппаратныеи их значенийпереходапредоставиликардинальногопроблемы.Решение,насегодняшнийденьпрограммно-аппаратныесредства,применениепозволяетчастичносократитьпрограммно-аппаратныесредства,основываетсяприменение которыхкоторыхпозволяетчастичносократитьявляетсянаиболее эффективным,нааппаратныхсредствах,позволяющихЕсликомандазагрузкиданныхизпамятиврегистрыобщегоназначения,тоэтотдисбаланс.Однако,ниорганизациярасслоенияпамяти,нииспользованиерегистровэтотдисбаланс.Однако,ниорганизациярасслоенияпамяти,нииспользованиерегистровпри выполнении программы автоматически минимизировать количество реальныхвычисляютсяисполнительныеадреса операндов,значения операндовизобщегодлячастоиспользуемыхоперандовнеобщего назначенияназначениядля размещенияразмещениянаиболее выбираютсячастоиспользуемыхоперандовнеобращенийв оперативнуюпамять за наиболееоперандамии командамипрограммыза счетРис.27.Алгоритмвыполненияпроцессоромпрограммы(рабочийциклЦП).памяти,значениязаписываютсявсоответствующиерегистры.Переходнап.1.предоставиликардинальногорешенияпроблемы.Решение,котороенасегодняшнийдень предоставиликардинальногорешенияпроблемы.Решение,котороенасегодняшнийденькэширования памяти — размещения части данных в более высокоскоростномПоследовательностьдействий,происходящаяв процессорепри позволяющихвыполненииявляетсянаиболееэффективным,насредствах,являетсянаиболееэффективным,основываетсяна аппаратныхаппаратныхсредствах,позволяющихзапоминающемустройстве.ТакимосновываетсясредствомявляетсяКЭШ-память(cachememory)адрес—ПустьвначальныймоментвременивсчетчикекомандСчКнаходитсяпрограммы,называетсярабочимавтоматическициклом процессора.По ходу рассмотренияматериалапривыполнениипрограммыминимизироватьколичествореальныхпривыполнениипрограммыавтоматическиминимизироватьколичествореальныхвысокоскоростноеустройствохраненияданных,используемоедлябуферизацииработыпервойкомандыпрограммы.Дляупрощенияизложениябудемсчитать, что системамыбудемуточнятьрабочий циклнашегообобщенногомодельногокомпьютера.обращенийоперативнуюпамятьоперандамиии командамипрограммызаобращенийоперативнуюпамятьзаоперандамикомандамипрограммыза счетсчет процессорасввоперативнойпамятью.Взаобщемслучае, кэшпредставляетсобоюаппаратнуюкомандкомпьютераисистемаадресацииоперативнойпамятитаковы,что любаякомандакэшированияпамяти—размещениячастиданныхвболеевысокоскоростномкэшированияпамяти —аккумулируютсяразмещения частиданныхв используемыеболее высокоскоростном«емкость»,которойнаиболеечастомашинныхданные изна1.2.3.3ввКЭШ-памятьразмещаетсяодноммашинномсловеи адресасоседнихсловотличаютсязапоминающемустройстве.ТакимсредствомявляетсяКЭШ-память(cachememory)запоминающемустройстве.ТакимсредствомявляетсяКЭШ-память(cachememory)——оперативнойпамяти.Скорость доступак информации,размещённойв КЭШе, соизмеримаединицу.Итак,рассмотримпоследовательностьдействийвдляустройствеуправлениявысокоскоростноеустройствохраненияданных,используемоебуферизацииработывысокоскоростноеустройствохраненияданных,буферизацииработысоскоростьюобработкиинформациив ЦП.ОбмениспользуемоеданнымипридлявыполнениипрограммыКлючевойпроблемойфункционированиякомпьютеровявляетсяпроблемапроцессорапривыполнениипрограммы.процессорасоперативнойпамятью.Вобщемслучае,кэшпредставляетсобоюаппаратнуюпроцессорасоперативнойпамятью.Вобщемслучае,кэшпредставляетсобоюаппаратную(чтениекоманд,чтениезначенийоперандов,записьрезультатов)происходитне кдляс несоответствияпроизводительностицентральногопроцессораивыбираетсяскорости командадоступа1.ПокоторойсодержимомусчетчикакомандСчКиз ОП«емкость»,ваккумулируютсянаиболеечастоиспользуемыеданныеиз«емкость»,оперативнойв размещеннойкоторойпамяти,аккумулируютсянаиболеечастоданныеячейкамиа с содержимымКЭШа.При используемыенеобходимостииз КЭШаинформации,в оперативнойпамяти.Мыаппаратныеиизвыполнения.Формируетсяадресследующейкоманды:СчК рассмотрели= СчК +в1.КЭШе,оперативнойСкоростьдоступакк информации,размещённойсоизмеримаоперативной памяти.памяти.Скоростьдоступаинформации,размещённойв КЭШе,соизмерима«выталкивается»частьданныхв ОЗУилизагружаютсяизпозволяетОЗУ новыеданные.Варьируяпрограммно-аппаратныесредства,применениекоторыхчастичносократить2.Осуществляетсяанализ кодаоперации:сообработкиинформацииввминимизироватьЦП.Обменпривыполнениипрограммысо скоростьюскоростьюобработкиинформацииЦП.Обмен даннымиданнымипривыполнениипрограммыразмерыКЭШа,можно нисущественночастотуреальныхобращенийк этотдисбаланс.Однако,организациярасслоенияпамяти,нииспользованиерегистровЕслиэтокодарифметическойилилогическойоперации,товычисляются(чтениекоманд,чтениезначенийоперандов,записьрезультатов)происходитне(чтение назначениякоманд,чтениеоперандов,записьрезультатов)происходитнеоперативнойпамяти.Размещениеи команд,и данныхв одномКЭШе можетприводитьобщегодля значенийразмещениянаиболеечастоиспользуемыхоперандовнекссисполнительныеадресаоперандов,выбираютсязначенияоперандов,командапередаетсяячейкамиоперативнойпамяти,ассодержимымКЭШа.ПринеобходимостиизКЭШатому,что оперативнойкомандыи данныеначинаютвытеснятьдруг котороедруга,увеличиваяприэтомячейкамипамяти,а с содержимымКЭШа.Принеобходимостииз КЭШапредоставиликардинальногорешенияпроблемы.Решение,насегодняшнийденьдляисполненияварифметико-логическоеустройство(передаетсякодоперации«выталкивается»частьданныхвОЗУилизагружаютсяизОЗУновыеданные.Варьируяобращенияк оперативнойпамяти.Для илиисключениянедетерминированнойконкуренцииви«выталкивается»частьданныхв ОЗУзагружаютсяиз ОЗУсредствах,новые данные.Варьируяявляетсянаиболееэффективным,основываетсяна аппаратныхпозволяющихзначенияоперандов).В существенноарифметико-логическомустройствевыполнениеразмерыКЭШа,можноминимизироватьчастотуреальныхобращенийКЭШемеждукомандамипрограммыи обрабатываемымиданнымисовременныепривыполнениипрограммыавтоматическиминимизироватьколичествореальныхккразмерыКЭШа,можносущественноминимизироватьчастоту происходитреальныхобращенийкоманды,атакжепроисходитформированиекодапризнакарезультатаврегистресловаоперативнойРазмещениеии команд,ииКЭШданныходномможетккобращенийоперативнуюпамятьзаКЭШа:операндамииввкомандамипрограммыза счеткомпьютерыимеютдванезависимыхданныхи КЭШеКЭШкоманд,каждыйизоперативнойвпамяти.памяти.Размещениекоманд,данныходномКЭШеможетприводитьприводитьсостоянияпроцессораиливспециальномрегистререзультата.Переходнап.1.тому,чтокомандыиданныеначинаютвытеснятьдругдруга,увеличиваяприэтомкэшированияпамятиразмещенияданныхболее увеличиваявысокоскоростномкоторыхсои —своимпотокоминформации— впотокомкоманди припотокомтому, чтоработаеткомандыданныеначинаютчастивытеснятьдругдруга,этомЕслиэтокомандапамяти.передачиуправления,тонедетерминированнойпроисходитанализусловийпереходаобращениякк оперативнойисключенияконкуренциизапоминающемустройстве.Таким ДлясредствомявляетсяКЭШ-память(cachememory)—вв операндов.обращенияоперативнойпамяти.Дляисключениянедетерминированнойконкуренции(анализируетсясодержимоекода признакарезультата предыдущейарифметикоКЭШеии обрабатываемымиданнымисовременныевысокоскоростноеустройствопрограммыхраненияданных,используемоедлябуферизацииработыКЭШе междумежду командамикомандамипрограммыобрабатываемымиданнымисовременныеследующая(Рис.28).ОбщаясхемаработыКЭШакомпьютерыимеютдванезависимыхКЭШа:КЭШданныхиКЭШкоманд,каждыйизлогическойкомандысусловиямиперехода,соответствующимикоманде).Еслиусловиепроцессорас оперативнойпамятью.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)