- •Вычислительная техника и информационные технологии Рекомендуемая литература
- •Логические основы вычислительной техники .1. Понятие функции алгебры логики
- •1.2. Основные законы и тождества алгебры логики
- •Формы задания бф:
- •Пример №1
- •2. Комбинационные цифровые устройства
- •2.1. Понятие и последовательность синтеза
- •2.2. Способы задания кцу
- •2.3. Вывод минимальной фал
- •2.4. Базисы и минимальные базисы
- •2.6. Типовые кцу
- •4. Последовательностные цифровые устройства
- •4.1. Понятие и способ задания пцу
- •4.2. Понятие и классификация триггеров
- •4.3. Типовые триггеры
- •Встроенная память/кэш
- •5. Преобразователи сигналов
- •7. Принципы управления микропроцессора.
- •7.1. Классификация микропроцессоров.
- •7.2. Декомпозиция мп.
- •7.3. Принцип аппаратного управления ("жёсткой" логики).
- •7.4. Принцип микропрограммного управления (гибкой логики).
- •7.5. Способы формирования сигналов управления
- •Код номера
- •7.6. Операционное устройство мп.
- •7.7. Обобщённая структурная схема мп.
- •8. Элементы архитектуры мп.
- •8.1. Структура команд.
- •8.2. Способы адресации, основанные на прямом использовании
- •Номера реги- стров
- •Число 4527
- •Адрес 1765
- •8.3. Способы адресации, основанные на преобразовании кода команды.
- •8.4. Понятие вектора состояния мп.
- •8.5. Понятие системы прерывания программ.
- •8.6. Характеристики системы прерывания.
- •8.7. Способы организации приоритетного обслуживания
- •Счётчик
- •Счётчик
- •Компаратор
- •Код маски
- •8.8. Процесс выполнения команд. Рабочий цикл мп.
- •8.9. Конвейерная обработка команд и данных.
- •8.10. Особенности risc-архитектуры.
- •Регистры глобальных переменных
- •9.1. Способы обмена данными между устройствами
- •9.2. Методы передачи информации между устройствами
- •Общая шина
- •Регистр адреса
- •Цепи данных
- •Интерфейс пу
- •Канал ввода-вывода
- •Канал ввода-вывода
- •Данные от процессора
- •Данные в процессор
- •Регистр передатчика очищен
- •Регистр приёмника заполнен
- •10. Программное обеспечение мпс.
- •10.2. Алгоритмизация задач и язык sdl.
- •10.3. Уровни языков программирования.
- •10.4. Средства разработки прикладных программ.
- •10.5. Средства отладки прикладных программ.
- •10.6. Понятие надёжности мпс.
- •10.7. Контроль передачи информации.
- •10.10. Взаимодействие систем технического обслуживания.
- •Ш. Цифровые сигнальные процессоры
- •3.1. Структура цсп tms320c6x
- •3.2. Структура командной строки ассемблера tms320c6x
- •3.3. Особенности команд для чисел с фиксированной запятой
- •3.4. Ограничения целостности ресурса
- •Сетевые информационные технологии
- •11.1. Локальные вычислительные сети
- •11.2. Аппаратная база компьютерной телефонии
- •11.3. Глобальные сети
- •11.4. Основы защиты информации
- •Приложение. Система команд tms320с6х для чисел с фиксированной запятой
- •Команды пересылки данных
8.10. Особенности risc-архитектуры.
Развитие архитектуры МП во многих случаях идёт по пути их усложнения: расширяется система команд, увеличивается число используемых способов адресации, вводятся сложные команды, которые выполняют процедуры, приближающиеся к примитивам языков высокого уровня и т.д.
Однако при этом порождается ряд нежелательных побочных эффектов:
Увеличивается длина кода команды и в первую очередь её операционная часть, что чревато увеличением числа форматов команд. В результате усложняется и замедляется процесс дешифрации кода операции, а также других процедур обработки команд.
Возрастающая сложность процедур обработки команд, в свою очередь, заставляет прибегать к управляющим устройствам с "гибкой" логикой вместо более быстродействующих управляющих устройств с "жёсткой" логикой.
Усложнение процессора делает более трудным или даже невыполнимым реализацию его на одном кристалле, что могло бы облегчить достижение высокой производительности.
Указанные негативные стороны процесса развития архитектуры привели к формированию альтернативного направления, использующего RISC-архитек-туру (аббревиатура RISC раскрывается как ЭВМ с сокращённым набором команд).
RISC-архитектура предполагает реализацию в процессоре сокращённого набора простейших, но часто употребляемых команд, что позволяет упростить аппаратурные средства процессора и, как результат, повысить его быстродействие.
При использовании RISC-архитектуры выбор системы команд и структуры МП направлены на то, чтобы команды выполнялись за один машинный цикл МП. Выполнение более сложных, но редко встречающихся операций обеспечивают подпрограммы.
В микропроцессорах с RISC-архитектурой машинным циклом называют время, в течение которого производится выборка двух операндов из регистров, выполнение операции в АЛУ и запоминание результата в регистре.
Характерными особенностями RISC-архитектуры являются сокращённый набор команд (не более 50 – 100), небольшое число (обычно 2 – 3) простых способов адресации (в основном регистровой) и небольшое число простых форматов команд, размер и функциональное назначение полей которых фиксированы.
В результате устройство управления процессора упрощается и может быть выполнено на "жёсткой" логике.
Кроме того, появляется возможность увеличения на кристалле числа общих и специализированных регистров до нескольких десятков и даже сотен.
Большое число регистров позволяет до предела сократить количество обращений к внешней памяти для реализации таких операций, как сохранение промежуточных результатов, передача операндов из одних программ в другие программы или подпрограммы, сохранение вектора состояния при прерываниях.
Таким образом, большинство команд в RISC-архитектуре являются быстрыми командами типа "регистр – регистр".
Ещё одной особенностью RISC-архитектуры является механизм перекрывающихся регистровых окон, предназначенный для уменьшения числа обращений к оперативной памяти и межрегистровых передач, что способствует повышению производительности процессора.
Суть механизма заключается в следующем.
Процедурам динамически выделяются небольшие группы регистров фиксированной длины (регистровые окна).
Каждое окно состоит из трёх подгрупп регистров:
Регистры временного
хранения (В)
Окно про-
цедуры
В
Регистры локальных
переменных (В)
Регистры параметров
(В)
Регистры временного
хранения (А)
Окно про-
цедуры
А
Вызов-
возврат
Регистры локальных
переменных (А)