Устройство микропроцессора

Каждый современный процессор состоит из устройств нескольких типов.

• Исполнительные устройства - осуществляют основные вычисления.

• Устройства управления - организуют получение и обработку данных и команд исполнительными устройствами в правильной последовательности.

• Регистры (быстрые ячейки памяти) - хранят промежуточные результаты.

• Шина данных – передают нужную информацию между процессором и прочими комплектующими.

• Кэш процессора – хранит часто используемые данные для ускорения доступа процессора к ним. Кэш представляет из себя ячейки быстрой памяти, расположенные на кристалле процессора.

• Дополнительные вычислительные модули - отвечают за выполнение специальных задач (обработка видео, редактирование 3D-графики).

Алгоритм работы современного процессора

В данной главе мы рассмотрим достаточно упрощенную схему работы центрального процессора с описанием функций основных компонентов.

Запрос команды из памяти. Блок выборки пытается найти подходящую команду последовательно сначала в кэш-памяти первого уровня (L1), второго уровня (если команды нет в кэше L1), третьего уровня (если команды нет в кэш памяти L1 и L2). Если команды нет в кэше процессора, команда загружается из системной памяти через шину данных, последовательно проходя кэш всех трех уровней. По этому же алгоритму запрашиваются данные для выполнения этой команды.

Из блока выборки команда передается в декодер. В декодере команда разбивается на несколько микроопераций такого размера, что их можно выполнить за 1 такт работы исполнительных устройств. Последовательность микроопераций помещается в кэш. Блок предвыборки анализирует последовательность микроопераций, чтобы определить, какие команды понадобятся далее.

Планировщик выбирает из кэша-памяти блок микроопераций и формирует последовательность их выполнения. Команды, выполнение которых не зависят от выполнения других команд, исполняются параллельно на различных исполнительных устройствах: ALU (arithmetic-logic unit, арифметико-логическое устройство) для целых чисел, FPU (floating point unit, модуль операций с плавающей точкой), ALU для команд SSE и т.д. На данном этапе возможны ошибки предвыборки (например, неправильно выбранная следующая команда или неверно подобранные адреса данных в памяти), что влечет за собой очистку конвейера и переход к шагу 1 нашей схемы.

Проверяется корректность исполнения команды, результат помещается в кэш-память и предается по шине данных в системную память.

57) Алгоритм – это система формальных правил однозначно

приводящая к решению поставленной задачи.

(ПК.) Алгоритм- это последовательность арифметических и

логических действий над данными, приводящая к получению решения

поставленной задачи.

Свойства:

А) Дискретность - алгоритм состоит из отдельных пунктов или шагов

Б) Определённость - каждый шаг алгоритма должен быть строго

сформулирован.

(иметь точный смысл)

В) Связанность - на каждом следующем шаге используются результаты

предыдущего.

Г) Конечность – алгоритм должен завершаться после конечного числа

шагов

Д) Результативность – алгоритм должен приводить к получению

конечных результатов

Е) Массовость – пригодность для решения широкого класса задач.

Ж) Эффективность – применение а. должно давать какой бы-то

положительный временной результат (временной)

Способ записи:

А) Словесно-формульный

Б) Структурная схема и алгоритм (ССА)

В) Спец. языки (алгоритмические и псевдокоды)

(псевдокод - искусственный неформальный язык, обычно состоит из

элементов обычного языка с элементами программирования)

Г) Графический способ

58) Не всякая последовательность команд может называться алгоритмом. Алгоритмом является только такая последовательность, которая удовлетворяет перечисленным ниже свойствам: