7. Классические вычислительные архитектуры. Стековая архитектура

Классические ISA:

1. Стековая арх-ра (Stack ISA)

2. Аккумуляторная арх-ра (Accumulator ISA)

3. GPR-архра (General Purpose Registers, регистры общего назначения)

СТР-РА СТЕКОВОЙ АРХ-РЫ:

TOS – Top of Stack

Push a:

RAM[a]  TOS

Pop f:

TOS  RAM[f]

Пересылка данных между стеком и осн. памятью в стек. арх-ре осущ. путём 2 операций: push и pop.

MUL [TOS]*[TOS-1]  TOS

Пример: f=a*x+b

1 push a

2 push x

3 mul

4 push b

5 add

6 pop f

Достоинства:

Простота формата и аппаратуры декодирования инструкций

Недостатки:

1. Все данные, к-рые подлежат обработке либо запис. в пам., проходят через один регистр – вершину стека TOS  последовательная обработка

2. Запись алг-мов не совсем читабельная

8. Классические вычислительные архитектуры. Аккумуляторная архитектура

Классические ISA:

1. Стековая арх-ра (Stack ISA)

2. Аккумуляторная арх-ра (Accumulator ISA)

3. GPR-архра (General Purpose Registers, регистры общего назначения)

СТР-РА АККУМУЛЯТОРНОЙ АРХ-РЫ:

Инструкция загрузки аккумулятора:

load a a – адрес

RAM[a]  Accum.

Инструкция, к-рая сохр. значение аккумулятора в пам.:

store f

[Accum.]  RAM[f]

mul x

[Accum.]*RAM[x]  Accum.

Пример: f=a*x+b

1 load a

2 mul x

3 add b

4 store f

Достоинства:

1. Код более-менее читабелен

2. Немногооперандность инструкций

Недостатки:

Всё проходит через аккумулятор.

9. Классические вычислительные архитектуры. Gpr-архитектура

Классические ISA:

1. Стековая арх-ра (Stack ISA)

2. Аккумуляторная арх-ра (Accumulator ISA)

3. GPR-архра (General Purpose Registers, регистры общего назначения)

С ТР-РА GPR-АРХ-РЫ:

Можно одновременно писать и читать

One-Port: нельзя –‘’ –

RegFile

a_i

Write

a_j

Read

a_k

Read

i м. б. = j и м. б. = k

Пример: f=a*x+b

Регистровый 3хпортовый файл

1 mul f,a,x

2 add f,f,b

10. Принципы конвейерной обработки инструкций

Пример: add r0, r1, r2

F: Code ROM, IR: add

D: 1) Decode add

2) read r1, r2

По операционному коду инструкции осущ. распознавание типа (с типом связан соответствующий уник. формат). r1, r2 заносятся в теневые регистры ALU, к-рые программно недоступны. Они предназначены для фиксации значений рез-та и арг-тов, к-рая нужна для корректного выполнения соотв. операций, иначе временное перемежевание арг-тов вызовет некорректность рез-та на выходе.

E:

1) У-во управления из регистра инструкций IR берёт значение операц. кода инструкции и использует его в качестве управляющего слова для указания ALU, какую операцию необходимо исполнить.

2) Рез-т выполнения фиксируется в теневом регистре ALU RS.

W:

1) Обращение к IR и чтение адреса результирующего регистра r0.

2) Запись RS в r0.

Как только 1я стадия конвейера закончена, можно исп. её для 2й инструкции.

Т.к. на стадии выборки исп. текущее значение Program Counter, то выборка из памяти кода Code ROM осущ. на осн. знач. PC. Как только инструкция выбрана, есть необходимость авт-ки инкрементировать PC. Как только PC++, запускается новая стадия F, но с обновлённым значением счётчика команд.