Принципи розробки сучасних процесорів

Існує ряд принципів розробки, яким, по можливості, стараються слідувати виробники універсальних процесорів. Приведемо деякі з них:

1. Всі команди безпосередньо виконуються апаратним забезпеченням.

Звичайні команди виконуються апаратним забезпеченням, вони не інтерпретується мікрокомандами. Це дає високу швидкість виконання більшості команд.

2. Процесор повинен починати виконання великого числа команд.

В сучасних комп’ютерах використовується багато різних способів збільшення продуктивності, головний з яких - можливість звернення до , як можна більшої кількості команд в секунду. Відповідно до цього принципу, паралелізм відіграє головну роль в збільшенні продуктивності, оскільки приступати до великої кількості команд за короткий проміжок часу можна тільки в тому випадку, якщо одночасно може виконуватись декілька команд.

3. Команди повинні легко декодуватись.

Кількість команд, що визиваються за секунду, залежить від процесу декодування окремих команд. Декодування команд здійснюється для того, щоб визначити, які ресурси їм необхідні та які дії необхідно виконати.

4. До пам’яті звертатись повинні тільки команди завантаження та збереження.

Один із найпростіших способів розбиття операцій на окремі кроки – вимагати, щоб операнди для більшості команд брались із регістрів та повертались туди ж. Операція переміщення операндів із пам’яті в регістри може здійснюватись в різних командах. Оскільки доступ до пам’яті займає багато часу, роботу цих команд можуть виконувати інші команди, які не роблять нічого, крім пересування операндів між регістрами та пам’яттю. Із цього випливає, що до пам’яті повинні звертатись тільки команди завантаження та збереження.

5. Повинна бути велика кількість регістрів.

Оскільки доступ до пам’яті відбувається досить повільно, то повинно в комп’ютері мати достатню кількість регістрів (мінімум 32). Якщо слово один раз визвано з пам’яті, то при наявності великої кількості регістрів воно може зберігатись в регістрі до тих пір, поки стане непотрібним. Повернення слова із регістру в пам'ять та нова загрузка цього ж слова є небажаними операціями.

Лекція 3

Організація основної пам’яті. Зв’язок між форматом адреси і ємністю пам’яті.

В комп’ютері залежно від способу доступудо даних розрізняють наступні види пам’яті:

1. Пам’ть з довільною вибіркою (RAM, ПДВ, ОЗП, адресна пам’ять,...)

Кожна комірка зберігає одиницю інфи – інформаційне слово.

Слово складається з n бітів.

В комп’ютерах стараються забезпечити n=2^k бітів/слово, де к=1,2,3...

Кожна комірка має номер, який називається адресою, яка кодується двійковим кодом. Оскільки М-кількість комірок (адресне поле), то розрядність адреси m=]log₂M[, напр. М=5, то m=3. Отже, чим більша кіслькість адрес, тим більша ємність пам’яті.

2. Пам’ять з послідовною вибіркою – дані вибираються одне за одним

3. Асоціативна пам’ять – вибірка іде за певними ознаками

4. Пам’ять з детермінованою вибіркою

Організація пам’яті – кількість слів m помножена на їх розрядність: M*n=2^m*n (1K*8 = 1024*8)