6. Типи й розміри операндів

Є два альтернативних методи визначення типу операнда. У першому з них тип операнда може задаватися кодом операції в команді. Це найбільш уживаний спосіб завдання типу операнда. Другий метод припускає вказування типу операнда за допомогою тегу, що зберігається разом з даними й інтерпретується апаратурами під час виконання операцій над даними. Цей метод використовується, наприклад, у машинах фірми Burroughs, але в цей час він практично не застосовується й всі сучасні процесори користуються першим методом.

Звичайно тип операнда (наприклад, цілий, речовинний з одинарною точністю або символ) визначає і його розмір. Однак часто процесори працюють із цілими числами довжиною 8, 16, 32 або 64 біт. Як правило цілі числа представляються в додатковому коді. Для завдання символів (1 байт = 8 біт) у машинах компанії IBM використовується код EBCDIC, але в машинах інших виробників майже повсюдно застосовується кодування ASCII. Ще до порівняно недавнього часу кожний виробник процесорів користувався своїм власним поданням речовинних чисел (чисел із плаваючою крапкою). Однак за останні кілька років ситуація змінилася. Більшість постачальників процесорів у цей час для подання дійсних чисел з одинарною й подвійною точністю дотримуються стандарту IEEE 754.

У деяких процесорах використовуються двійкові кодовані десяткові числа, які представляються в в упакованому й з форматах. Упакований формат припускає, що для кодування цифр 0-9 використовуються 4 розряди і що дві десяткові цифри упаковуються в кожний байт. В неупакованому форматі байт містить одну десяткову цифру, що звичайно зображується в символьному коді ASCII.

У більшості процесорів, крім того, реалізуються операції над ланцюжками (рядками) біт, байт, слів і подвійних слів.

Контрольні запитання

1. Що визначає поняття „архітектура системи команд”?

2. Які особливості CISC та RISC архітектур?

3. Які найбільш поширені методи адресації?

4. На які типи розділяються команди традиційного машинного рівня?

5. Які підходи використовуються для визначення умов переходу?

6. Що означає термін „перехід виконується”?

7. Які існують методи для визначення типу оперенда?

Рекомендована література

1. Корнеев В.В., Киселев А.В. Современные микропроцессоры. – М., „Нолидж”, 1998.

Лекція 5. Конвеєрна організація

План лекції

1. Що таке конвеєрна обробка.

2. Найпростіша організація конвеєра й оцінка його продуктивності.

3. Структурні конфлікти й способи їх мінімізації.

4. Конфлікти за даними, зупинка конвеєра й реалізація механізму обходів.

5. Класифікація конфліктів за даними.

6. Конфлікти за даними, що призводять до призупинки конвеєра.

7. Методика планування компілятора для усунення конфліктів за даними.

Виклад лекції

1. Що таке конвеєрна обробка

Розроблювачі архітектури комп'ютерів здавна застосовували методи проектування, відомим під загальною назвою "сполучення операцій", при якому апаратура комп'ютера в будь-який момент часу виконує одночасно більше однієї базової операції. Цей загальний метод включає два поняття: паралелізм і конвеєризацію. Хоча в них багато загального і їх найчастіше важко розрізняти на практиці, ці терміни відбивають два зовсім різних підходи. При паралелізмі сполучення операцій досягається шляхом відтворення в декількох копіях апаратної структури. Висока продуктивність досягається за рахунок одночасної роботи всіх елементів структур, що здійснюють рішення різних частин завдання.

Конвеєризація (або конвеєрна обробка) у загальному випадку заснована на поділі підлягаючому виконанню функції на більше дрібні частини, називані щаблями, і виділенні для кожної з них окремого блоку апаратур. Так обробку будь-якої машинної команди можна розділити на кілька етапів (кілька щаблів), організувавши передачу даних від одного етапу до наступного. При цьому конвеєрну обробку можна використати для сполучення етапів виконання різних команд. Продуктивність при цьому зростає завдяки тому, що одночасно на різних щаблях конвеєра виконуються кілька команд. Конвеєрна обробка такого роду широко застосовується у всіх сучасних швидкодіючих процесорах.