34. Цифровое дифференцирование и интегрирование.
Непрерывный интегратор имеет передаточную функцию:
Цифровое дифференцирование
Если на вход подать последовательность импульсов, то на выходе будет 1 импульс
35. Способы повышения производительности микропроцессора. Конвейерное выполнение команд. Пример микроконтроллера с конвейерным выполнением команд.
Совершенствование архитектуры дает повышение производительности без повышения тактовой частоты. Усовершенствование архитектуры, увеличивает коэффициент использования.
1980г.-организация памяти, расслоение памяти (КЭШ).
1990г.-процессоры с длинным командным словом, конвейеры(LIW).
2000г.-многоядерные процессоры.
Все это распараллеливает обработку информации.
Параллелизм:
Векторный - на уровне программ крупнозернистый.
Скалярный - на уровне команды мелкозернистый.
1)
2) 1-на команда много данных.
3)Много
команд, одни данные.
Скалярный параллелизм. За счет усовершенствования аппаратных средств. Конвейерное выполнение помогает расслоению памяти. Применение КЭШ-памяти.
Позволяет сократить суммарное выполнение команды.
Недостаток – при конвейерной организации закрывается ветвление, затрудняется прерывание.
Процессор называется суперконвейерным если он содержит конвейер вложенностью не менее 5-ти ступеней.
Суперскалярный процессор кода имеет более 5-ти работающих параллельно конвейеров. Позволяет за 1-н такт выполнить несколько команд.
36. Кэш-память, ее назначение и принцип действия
КЭШ – дополнительная высокоскоростная память, в которой дублируется часть активного пространства основной памяти. При таком решении при обращении к памяти вначале анализируется КЭШ; если нужная информация в нем отсутствует, то происходит обращение к основной памяти. Она предназначена для временного хранения данных и команд. КЭШ память не занимает адресного пространства.
Контроллер КЭШ «памяти» работает по алгоритму позволяющее учесть обновление данных. Высокое быстродействие КЭШ обусловлено выполнением его на статических элементах памяти (триггеры). Возможны несколько уровней КЭШ памяти.
37. Процессоры с сокращенным набором команд (risc) и с полным набором команд (cisc). Примеры.
RISC - Это концепция проектирования процессоров, которая во главу ставит следующий принцип: более компактные и простые инструкции выполняются быстрее.
Характерные особенности RISC-процессоров:
1) Фиксированная длина машинных инструкций (например, 32 бита) и простой формат команды.
2) Специализированные команды для операций с памятью — чтения или записи. Операции вида «прочитать-изменить-записать» отсутствуют. Любые операции "изменить" выполняются только над содержимым регистров.
3) Большое количество регистров общего назначения (32 и более).
4) Отсутствие микропрограмм внутри самого процессора. То, что в CISC процессоре исполняется микропрограммами, в RISC процессоре исполняется как обыкновенный (хотя и помещенный в специальное хранилище) машинный код, не отличающийся принципиально от кода ядра ОС и приложений.
5) Для обращения имеется во внешней памяти несколько команд
6) Аппаратное исполнение многих операций.
7) Суперскалярные архитектуры (Распараллеливание исполнения команд между несколькими устройствами исполнения, причем решение о параллельном исполнении двух или более команд принимается аппаратурой процессора на этапе исполнения)
8) конвейерный порядок выполнения команд
Недостатки:
1) не дает желаемого эффекта, если выполняемая программа содержит много ветвлений
2) при организации прерываний работа конвейеров становится менее эффективной.
CISC (англ. ComplexInstructionSetComputing) — концепция проектирования процессоров, которая характеризуется следующим набором свойств:
1) Нефиксированным значением длины команды.
2) Арифметические действия, кодируется в одной инструкции.
3)Небольшим числом регистров, каждый из которых выполняет строго определённую функцию.
4) большое количество методов адресации;
5) большое количество форматов команд различной разрядности;
6) преобладание двухадресного формата команд; наличие команд обработки типа регистр-память.
Лидером в разработке микропроцессоров c полным набором команд (CISC - CompleteInstructionSetComputer) считается компания Intel со своей серией x86 и Pentium. Эта архитектура является практическим стандартом для рынка микрокомпьютеров.