Назначение ОА и структурная схема УУ

Операционный автомат (ОА) служит для хранения слов информации, выполнения набора микроопераций и вычисления значений логических условий, т. е. операционный автомат является структурой, организованной для выполнения действий над информацией. На вход ОА подаются входные данные D1 которые в соответствии с алгоритмом операции преобразуются в выходные данные D0 . Кроме того, ОА вырабатывает множество {х} осведомительных сигналов (логических условий) для управляющего автомата.

Назначение ОА и структурная схема УУ - student2.ru

Способы повышения быстродействия и производительности процессора

1. Увеличение быстродействия отдельного ОА:

- локальный параллелизм (выполнение параллельного действия внутри ОА);

- применение эффективных алгоритмов;

- использование акселераторов (ускорителей);

- использование табличных процессоров;

- использование алигативного принципа обработки.

2. Увеличение быстродействия процессора в целом (основано на

распараллеливании):

- распараллеливание на уровне выполнения отдельной команды (конвейерная

обработка);

- распараллеливание выполнения команд (за счет использования

многочислового ОА) - спекулятивная обработка;

- использование векторной (параллельной) обработки;

- спекулятивная обработка – изменение порядка выполнения команд;

- использование многоядерности;

3. Увеличение быстродействия вычислительной системы за счет

мультипроцессорной структуры;

Конвейерный принцип обработки команды

Впервые эту идею предложил и реализовал академик Лебедев в БЭСМ-6.Операция делится на части и на каждой ступени выполняется одна из них

Назначение ОА и структурная схема УУ - student2.ru .

Различают конвейеры:

Линейный (синхронный). Он является наиболее эффективным, когда длительность операций и частоты одинаковы. Информация передается по синхросигналу. Структура линейного конвейера:

Назначение ОА и структурная схема УУ - student2.ru

Асинхронный

Является нелинейным. Время обработки всех ступеней различно и используется специальный алгоритм обмена, который осуществляется через осведомительные сигналы о свободе и занятости конвейера

Назначение ОА и структурная схема УУ - student2.ru

28.Асинхронный конвейер: схема и способ реализации

Является нелинейным. Время обработки всех ступеней различно и используется специальный алгоритм обмена, который осуществляется через осведомительные сигналы о свободе и занятости конвейера

Назначение ОА и структурная схема УУ - student2.ru

Для этого существует два триггера:

- триггер готовности, он устанавливает на выходе и принимает значение 1 при выполнении операции ФБ и готовности передать результаты на следующую ступень;

- триггер занятости = 1, когда ФБ не готов принять информацию с предыдущего блока.

В CISC системах конвейер имеет 5–6 ступеней (выборка команды, декодирование, формирование адреса операндов, выборка операнда, выполнение операции, запись результата).

29.Синхронный конвейер: схема, временные соотношения, временная диаграмма

Линейный (синхронный). Он является наиболее эффективным, когда длительность операций и частоты одинаковы. Информация передается по синхросигналу. Структура линейного конвейера:

Назначение ОА и структурная схема УУ - student2.ru

P2 способен хранить 1 элемент, поэтому скорость работы конвейера определяется max временем обработки элемента. В буфере памяти такой проблемы нет.

Такт конвейера выбирается следующим образом: Tk=Tcmax+TБР+TПК, где Tcmax – максимальное время обработки в 1 ступени. TБР – время записи в буфер регистр. TПК – время перекоса из-за неравномерности обработки.

Для нормальной работы Tcmax > (TБР+TПК) Tk= TБР+TПК= Tcmax+TБР-TПК

В синхронном конвейере входной Рг. первого блока можно совместить с выходным Рг. другого. Длительность операций должна быть приблизительно одинаковой.

Длительность такта: τ =Тсмах + Т +Тперек .

Если оказалось, что сумма времени двух определенных операций < Тсмах, следовательно τi + τi+1 < Тсмах

Если Тсмах > всех остальных действий, следовательно увеличивается Тсмах, либо разделение на два блока, либо сдвиг.

Наши рекомендации