Выбор логической структуры процессора (64213)

Посмотреть архив целиком

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)

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


Случайные файлы

Файл
103526.rtf
kursovik.doc
18192-1.rtf
129529.rtf
62455.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.