.RU

Выбор логической структуры процессора

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ.

1. Выбрать логическую структуру процессора (состав устройств,

их функции и принципы взаимодействия), исходя из принципов работы

ЭВМ Единой системы (ЭВМ общего назначения).

2. Обосновать выбор технических параметров процессора с целью

обеспечения достижения заданного значения производительности

- производительность П = млн.оп/с):

- машинный такт Т = 10-100 нс;

- цикл локальной памяти Тл = 10-100 нс;

- время выборки из основной памяти Тп = 100-1000 нс.

3. Разработать временные диаграммы и определить длительность

выполнения основных команд процессора.

4. Оптимизировать технико-экономические параметры процессора для

достижения максимальной его эффективности: максимальной

производительности при минимальной стоимости устройства, исходя из

объема оборудования устройства (количество используемых элементов)

или объема памяти, статистики использования памяти и следующего

соотношения: стоимость элементов устройства обратно пропорциональна

техническим параметрам.


В В Е Д Е Н И Е

Центральный процессор выполняет основную работу по

преобразованию данных в вычислительной системе и, кроме того,

осуществляет в ней функции автоматизированного управления в

соответствии с алгоритмами управляющей программы операционной

системы. В частности, центральный процессор взаимодействует с

каналами ввода-вывода, запуская операции ввода-вывода и получая

информацию о результатах их выполнения, а также о состоянии системы

ввода-вывода.

Центральный процессор - это устройство, обеспечивающее обработку

данных по заданнной программе. Центральный процессор производит

следующие основные виды операций: выполнение команд, прерывание,

сброс, регистрацию состояния (запись информации о состоянии

вычислительной системы в целом или ее отдельных компонентов в

определенные области основной памяти). Программу и обрабатываемые по

ней данные процессор выбирает из основной (оперативной) памяти.

Процессор включает в себя, в большенстве случаев, одно или

несколько операционных (или арифметическо-логических устройств),

устройство управления, локальную память, средства контроля и

диагностики.

Арифметически-логическое устройство (АЛУ) выполняет операции

преобразования данных. Оно включает в себя один или несколько

сумматоров и регистры для хранения промежуточных данных и результатов

преобразований.

Арифметическо-логическое устройство может быть расширино

специализированными операционными устройствами: сдвигателем, быстрым

умножителем, десятичным сумматором, конвертером и др.

Устройство управления (УУ) - автомат управляющий процессами

передачи и обработки информации в процессоре. Это устройство

принимает команды и формирует последовательность управляющих

сигналов, проверяет и т.п. Оно входит в работы функциональных узлов

путем выдачи синхронизирующих и управляющего сигналов.

В составе процессора может находится локальная память

различного функционального назначения: рабочие регистры, РОН,

регистры указатели, управляющие регистры, регистры служебных слов и

т.п. Служебная память может использоваться для буферизации данных и

команд, хранения таблиц преобразования адреса, ключей защиты и др.

Процессор может включать в себя набор специальных

системных средств: службу времени (суточные часы, таймер и т.п.),

средства межпроцессорной связи, пульт управления системой и др.

Средства контоля и диагностики позволяют обнаруживать и

устранять неисправности без потери производитетьности процессора.

ЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПРОЦЕССОРА.

Процессор выполняет программу, выбираемую из основной

(оперативной) памяти, в нескольно этапов: выборка команды, распаковка

команды и выборка операндов, выполнение операции и запись результатов

в основную память, а, при необходимости, и обработку прерывания,

изменение состояния процессора или системы в целом.

Логическую структуру ЦП (рис.1) включает ряд функциональных

средств: средства обработки, средства управления системой и

программой, локальная память, средства управления каналами и основной

памятью, системные средства.

Средства обработки обеспечивают выполнение операций с

фиксированной и плавающей запятой, операций с десятичными данными и


полями переменной длины. Локальная память состоит из регистров общего

назначения и регистров с плавающей точкой, а также управляющих

регистров.

Средства управления каналами обеспечивают хранение данных

(буфер данных канала), подготовленных к передаче или принятых из

канала, а также управление приоритетными доступам обрабатывающей

подсистемы через канал ввода/выводда к перефирийному оборудованию.

Центральный процессор ЕС ЭВМ включает в себя следующие базовые

средства принципов работы ЕС ЭВМ:

- локальная память: регистры общего назначения (16х32 р),

регистры плавающей запятой (4х64 р), управляющие регистры (16х32 р);

- полный набор команд: команды арифметики с фиксированной и

плавающей запятой, команды десятичная арифметика;

- системные средства: прямое управление, интервальный таймер,

часы, компаратор, защита памяти, средство условного обмена и т.д.

Для хранения текущей информации обрабатываемой программы в

центральном процессоре имеется локальная память: 16 регистров общего

назначения, 4 регистра (для операндов) с плавающей точкой (по 64

двоичных разряда). Процессор также использует область основной

памяти, которая является постоянно распределенной областью

процессора для хранения управляющей информации, информации прерывания

и контроля.

Центральный процессор может обращаться за информацией к 16

общим регистрам, имеющие нумерацию от 0 до 15. Они могут быть

использованы для хранения индекса в операциях над адресами, как

накапливающие регистры в арифметических операциях с фиксированной

точкой и в логических операциях. В общий регистр можно поместить

одно слово (32 байта).

Регистры общего назначения идентифицируются числами от 0 до 15 и

задаются в команде с помощью четырех битового поля R1. Два

смежных общих регистра (четный и следующей нечетный) могут

использоваться для хранения одного операнда размером 8 байт.

В операционной арифметике с плавающей точкой используются 4

специализированных регистра емкостью 8 байт каждый. Они

идентифицируются номерами 0, 2, 4 и 6. Каждый из них может содержать

короткое (32-битовое) или длинное (64-битовое) число в формате с

плавающей точкой. В операциях арифметики с плавающей точкой

расширенной точности для 128-битовых чисел используются пары

регистров с плавающей точкой 0-2 и 4-6.

К средствам управления памятью относятся буферная память,

память ключей, защита и средства управления доступом к основной

памяти.

К системным средствам относятся средства службы времени:

часы астрономического времени, таймер и компаратор.

Интервальный таймер используется для отчета времени суток и

интервалов времени. Обращение к интервальному таймеру для записи или

чтения его значение может осуществляться любой командой, в которой

предусмотрено обращение к основной памяти.

Компаратор используется для программной привязки процессов к

определенному моменту времени.

Для приближенной оценки производительности процессора будем

использовать ограниченный набор форматов команд и операндов.


Форматы команд:

┌────────┬────┬────┐

│ КОП │ R1 │ R2 │ Формат регистр-регистр (RR)

└────────┴────┴────┘

0 15

┌────────┬────┬────┬────┬────────────┐

│ КОП │ R1 │ Х2 │ В2 │ D2 │ Формат регистр-память (RХ)

└────────┴────┴────┴────┴────────────┘

0 31

КОП - код операции;

R1 - регистр первого операнда;

R2 - регистр первого операнда;

Х2 - регистр индекса;

В2 - регистр базы;

D2 - смещение адреса.

Форматы операндов:

┌──┬───────────────┐

│Зн│ │ Короткий операнд с фиксированной запятой

└──┴───────────────┘

0 15

┌──┬─────────────────────────────────┐

│Зн│ │ Нормальный операнд

└──┴─────────────────────────────────┘ с фиксированной запятой

0 31

┌──┬───────┬─────────────────────────┐

│Зн│Порядок│ Мантисса (24 разряда) │ Короткий операнд с

└──┴───────┴─────────────────────────┘ плавающей запятой

0 7 8 31

┌──┬───────┬────────────────────────── ─ ─ ─ ─────┐

│Зн│Порядок│ Мантисса (56 разрядов) │ Длинный операнд с

└──┴───────┴────────────────────────── ─ ─ ─ ─────┘ плавающей запятой


viznachennya-shlyahv-udoskonalennya-zovnshno-torgvl-ukrani.html
vjna-v-raku-ta-zm-chast-2.html
vjna-yak-forma-zbrojnogo-nasillya-problemi-teor.html
vk-kyuhelbeker.html
vkazvki-do-oformlennya-diplomnih-robot-chast-4.html
vkazvki-do-oformlennya-diplomnih-robot.html
  • report.bystrickaya.ru/goticheskij-mi-f-kak-literaturnij-fenomen-10-01-08-teoriya-literaturi-tekstologiya.html
  • turn.bystrickaya.ru/ovcharenko-n-b-nauchnij-kand-him-nauk-doc-latipova-m-m.html
  • learn.bystrickaya.ru/glava-10-puteshestvie-v-starij-kataj-reshivshijsya-napisat-biografiyu-alistera-krouli-podvergaet-sebya-seryoznomu.html
  • learn.bystrickaya.ru/glava-bez-nomera-s-variaciyami-123.html
  • student.bystrickaya.ru/24-organizaciya-dokumentov-v-predelah-arhivnogo-fonda-gosudarstvennie-arhivi-rossii-yavlyayutsya-osnovnimi-hranitelyami.html
  • teacher.bystrickaya.ru/glava-4-imidzh-v-sociokulturnoj-dinamike-volgogradskij-gosudarstvennij-medicinskij-universitet-ministerstva.html
  • testyi.bystrickaya.ru/4kodirovanie-i-obrabotka-znakovih-chisel-1-predmet-osnovnie-ponyatiya.html
  • university.bystrickaya.ru/glava-gosudarstva-predsedatelstvoval-na-ocherednom-zasedanii-soveta-bezopasnosti-respubliki-kazahstan-v-hode-kotorogo-bili-rassmotreni-tri-voprosa.html
  • school.bystrickaya.ru/3-sovetskoe-proshloe-sovetskoe-nasledie-i-otnoshenie-k-nim-razreshenie-problem.html
  • studies.bystrickaya.ru/grigorovich-yurij-nikolaevich.html
  • university.bystrickaya.ru/glava-13-argumentaciya-i-logika-1-teoriya-argumentacii-aleksandr-ivin.html
  • letter.bystrickaya.ru/ni-odna-formula-ne-podskazhet-vam-kogda-vam-sleduet-nachat-pisat-chernovik-but-nachinaet-v-kakom-to-smisle-ochen-rano-zatem-kak-tolko-ego-idei-proyasnyatsya.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/publichnij-doklad-po-itogam-raboti-gou-sosh-867-yuao-g-moskvi-v-2010-2011uch-g.html
  • kontrolnaya.bystrickaya.ru/psihologiya-kak-nauka-nauchnoe-i-nenauchnoe-psihologicheskoe-znanie.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/referat-vstate-privedeni-dannie-ob-opite-klinicheskogo-primeneniya-maloinvazivnogo-elektrohimicheskogo-lizisa-ehl-kak-metoda-lokalnogo-palliativnogo-lecheniya.html
  • paragraf.bystrickaya.ru/vvodnij-kurs-perevod-k-semyonov-redakciya-m-dobrovolskij-m-nevolin-oblozhka-o-kuklina-per-s-angl-k-sofiya-2001-384-s-isbn-5-220-00339-9-sofiya-isbn-5-344-00019-7-gelios.html
  • books.bystrickaya.ru/celi-i-zadachi-programmi-sovershenstvovanie-celostnoj-sistemi-vospitaniya-i-obrazovaniya-na-osnove-sovremennih-obrazovatelnih-standartov.html
  • control.bystrickaya.ru/borisov-i-i-analiz-olimpiadnih-zadanij-po-fizike.html
  • portfolio.bystrickaya.ru/oficialnaya-ceremoniya-otkritiya-xvii-rossijskogo-nacionalnogo-kongressa-chelovek-i-lekarstvo-stranica-19.html
  • shpora.bystrickaya.ru/zhanrovo-stilisticheskie-harakteristiki-angloyazichnogo-nauchno-populyarnogo-diskursa-na-materiale-periodicheskih-izdanij-po-aviacii.html
  • reading.bystrickaya.ru/mediko-himicheskie-podhodi-k-napravlennomu-poisku-preparatov-dlya-lecheniya-i-preduprezhdeniya-bolezni-alcgejmera.html
  • pisat.bystrickaya.ru/tema-13-imushestvennaya-osnova-konspekt-lekcij-batichko-vik-t-taganrog.html
  • kanikulyi.bystrickaya.ru/world-of-residensea-kenfild-d-svitcer-zh-dumat-i-bogatet-pravila-uspehaper-s-angl-m-kotelnikovoj.html
  • student.bystrickaya.ru/22-otschetnie-ustrojstva-opticheskih-teodolitov-temi-dlya-samostoyatelnoj-uchebno-issledovatelskoj-raboti-studentov.html
  • kontrolnaya.bystrickaya.ru/programmi-povisheniya-kvalifikacii-dlya-administrativno-upravlencheskogo-personala-programmi-povisheniya-kvalifikacii-informacionnij-byulleten.html
  • composition.bystrickaya.ru/perevod-g-v-barishnikovoj-stranica-7.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-disciplini-modulya.html
  • tetrad.bystrickaya.ru/uchebnogo-kursa-po-russkomu-yaziku-dlya-inostrancev.html
  • esse.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-dlya-studentov-ochnoj-formi-obucheniya-napravlenie-050100-62-pedagogicheskoe-obrazovanie.html
  • tests.bystrickaya.ru/mark-sql.html
  • lesson.bystrickaya.ru/shpargalka-po-antichnoj-filosofii.html
  • holiday.bystrickaya.ru/obsherossijskij-klassifikator-produkcii-ok-005-93-stranica-136.html
  • tasks.bystrickaya.ru/2-rukovodstvo-ministerstva-i-inie-predstaviteli-mchs-rf-2-rukovodstvo-ministerstva-i-inie-predstaviteli-mchs-rf.html
  • composition.bystrickaya.ru/pismo-ot-21-avgusta-2009-g-n-1171-13-informacionnij-byulleten-prednaznachen-dlya-predsedatelej-profsoyuznih-organizacij.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/ohrana-prirodi-v-ovd.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.