4. Назначение указателя стека.

Указатель стека - это адресный регистр. Он используется для указания в памяти области машинного стека и всегда рассматривается как одинарный двухбайтовый регистр. Обычно стек заполняется в памяти сверху вниз. Аналогией является магазин автомата - по принципу последний пришел, первым ушел. Указатель стека используется для указания различных размещений в области стека в каждом случае. Указатель стека всегда содержит адрес, куда последний раз была произведена запись. Поэтому управляющее устройство сначала уменьшает значение указателя стека, а затем помещает туда значение. Пересылка в стек двухбайтовая, и поэтому указатель стека должен быть дважды уменьшен при помещении в стек и дважды увеличен при выборке из стека. Машинный стек обычно используется как место сохранения адресов возврата, но можно использовать его как рабочую область.

5. Понятие суперскалярной архитектуры.

Термин "суперскалярный" впервые появился в 1987 году и относился к компьютерам, в конструкции которых были предусмотрены специальные средства для повышения скорости выполнения команд со скалярными операндами. Термин скалярный использован, чтобы подчеркнуть отличие этих процессоров от тех, которые работают с векторными операндами. В большинстве современных приложений подавляющая часть переменных являются именно скалярными величинами, поэтому суперскалярная организация может рассматриваться как следующий шаг на пути повышения производительности компьютеров общего назначения.

Под суперскалярной реализацией архитектуры процессора понимается такая, в которой обычные машинные команды — арифметики, загрузки, сохранения и условного перехода — могут запускаться на выполнение одновременно и выполняться независимо друг от друга. При такой реализации процессора у разработчика возникает множество проблем, имеющих отношение к организации конвейеров выполнения команд.

Как правило, суперскалярный процессор извлекает из памяти несколько команд и затем пытается отыскать среди соседних команд такие, которые не зависят друг от друга, а следовательно, их можно выполнять параллельно. Если входные данные очередной команды зависят от выходных данных одной из предшествующих команд, то последующая команда не может быть выполнена ранее, чем предыдущая, или в то же самое время. После того как процессор проанализирует наличие подобных зависимостей между извлеченными командами, он может приступить к их выполнению, причем порядок выполнения может отличаться от порядка, предусмотренного в исходном машинном коде.

Процессор может в ряде случаев устранить зависимость между командами, используя дополнительные регистры или переназначив регистры операндов в команде.

Результаты исследований функциональных возможностей процессоров с суперскалярной организацией опубликованы во множестве работ и свидетельствует о том, что такая организация позволяет добиться существенного повышения производительности. Отличие в приведенных показателях объясняется тем, что в разных исследованиях использовались в качестве прототипов для моделирования разные схемы и в качестве тестовых применялись разные приложения.