Железо Процессоры

Типы процессоров:

1.       с регистрами общего назначения (РОН);

2.       аккумуляторные;

3.       стековые.

Процессоры с РОН

Любой регистр как операнд может участвовать в любой команде. Работа с операндами осуществляется только через регистры. Среди всех регистров выделяются два:

SP     -        указатель стека

PC     -        счетчик команд

Нет команд push и pop, всегда используется mov:

mov (SP)+,R0      вместо pop R0

mov R0,-(SP)       вместо push R0

Вместо непосредственной загрузки константы в регистр (mov #5,R0) используется:

mov (PC)+,R0

db  5

PC может использоваться как универсальный регистр во всем множестве команд ЦП. PC используется и при выборке команды и при ее исполнении.

Конвейеризация сильно затруднена.

Недостаток: большой размер команд, т.к. много операндов, много типов адресации.

Можно уменьшить оперативность инструкций и упростить внутреннюю топологию ЦП.

Процессоры аккумуляторного типа

При любой операции один из операндов всегда находится в аккумуляторе и результат всегда помещается в аккумулятор. Непосредственно обратиться к PC и SP уже нельзя, но этого и не требуется.

Процессоры стекового типа

У них стек регистров. Система команд не позволяет непосредственно адресовать регистры. При выполнении операции из вершины стека снимаются операнды и кладется результат.

 

Имеется стандартный набор команд:

-                ADD

-                SUB

-                MUL

-                DIV

-                и т.д.

и еще дополнительные (только они работают с операндами в памяти):

-                LOAD – помещение данных из памяти в верх стека

-                STORE – перемещение данных с верха стека в память

Параметры ЦП

Разрядность ЦП – разрядность его регистров.

Во время выполнения инструкции состояние процессора не определено, оно становится строго определенным после завершения выполнения текущей инструкции.

В качестве операндов кроме данных в АЛУ поступают и адреса, следовательно, разрядность ЦП прямо определяет размер адресного пространства.

Архитектуры ЦП

Скалярная.

ЦП делится на две секции, каждая из которых независимо тактируется одним тактовым генератором.

Идея: АЛУ не должно простаивать, пока идет выборка команды из памяти.

Выборка инструкции происходит параллельно с работой АЛУ. Для этого используется конвейер.

Суперскалярная.

Несколько АЛУ и каждое занимается своим делом. Добавляется АЛУ для вычисления адресов. Несколько команд могут выполняться одновременно. Возникает проблема, когда команда, стоящая в памяти дальше, выполняется быстрее. Выход – механизм замещения регистров: используются копии регистров для хранения результатов.

Принцип параллельности команд – независимость операндов, т.е. если у команд есть общий операнд – они не параллельны. Если в инструкциях операнды в памяти, то трудно проверить, пересекаются ли они – процессор считает такие команды не параллельными. ............