10. Порівняння одношинної та багатошинної структур процесора комп'ютера із складною
системою команд.
Багатошинна структура процесора комп'ютера із складною
системою команд
Наведена на рис. 4.1 одношинна структура процесора є достатньо простою. Тому
вона широко використовується при побудові процесорів реальних комп'ютерів. Зокрема,
за такою схемою побудовано більшість мікроконтролерів, від яких не вимагається
висока швидкодія. Якщо ж така вимога існує, то застосовується багатошинна організація
процесора, в якій завдяки наявності багатьох шин забезпечується можливість паралельного
обміну інформації між функціональними вузлами процесора і, тим самим, суттєво
підвищується швидкість опрацювання інформації. Як приклад на рис. 4.3 показано
Можливий варіант двошинної структури процесора.
Тут входи та виходи регістрів процесора приєднані до різних шин, що дозволяє одночасно
здійснити обмін між двома парами регістрів, а не між однією, як це було в одно-
шинній структурі процесора. Тим самим в два рази зростає кількість переданої одночасно
інформації. Міст зв'язку між шинами, який може бути відчинений або зачинений,
призначений для обміну інформацією між шинами.
Розглянемо виконання на цій структурі процесора операції РгЗ : = РгО + Ргі:
1) PrOout, Prlout, Add, PrZin (подання на шину А числа з регістра Ргі та на шину В
числа з регістра РгО, виконання в АЛП операції додавання та запис результату до регістра
PrZ).
2) PrZout, РгЗіп (запис числа з регістра PrZ до регістра РгЗ через міст М зв'язку між
шинами).
Як видно, для виконання операції додавання тут потрібно лише два такти, тоді як в
одношинній структурі процесора було потрібно три такти.
Зрозуміло, що із збільшенням кількості шин швидкість обміну зростає. Так, в тришин-
ній структурі процесора операція додавання двох чисел буде виконана за один такт.
Збільшення кількості шин ускладнює структуру процесора та збільшує кількість
необхідного обладнання на його побудову. Адже кожна додаткова шина - це велика
кількість додаткових провідників, які займають багато місця на кристалі. Однак потреба
підвищення продуктивності змушує розробників застосовувати саме багатошинну
структуру процесора. Більшість процесорів сучасних високопродуктивних комп'ютерів
є багатошинними
11. Чому в процесорі комп'ютера із складною системою команд команда виконується за багато
тактів?
для процесора комп'ютера із складною системою команд характерні наступні
особливості:
• виконання команди за багато тактів, оскільки для цього потрібно здійснити багаторазові
операції звернення до основної пам'яті та до програмно-доступних регістрів
процесора;
• орієнтація АЛП на виконання великої кількості операцій, що пов'язано з розширеним
складом системи команд;
• складна система розпізнавання команди, що пов'язано з великою кількістю методів
адресації та великою кількістю форматів команд різної розрядності;
• програмне дешифрування команд з метою зменшення затрат обладнання;
• складна організація конвеєризації виконання команд, що пов'язано, в першу чергу,
з різнотипністю їх виконання;
• орієнтація структури на виконання команд типу регістр-пам'ять та пам'ять-пам'ять.
Вказані особливості стримують побудову високопродуктивних комп'ютерів на основі
процесора розглянутого типу. Вони були враховані при створенні процесорів комп'ютерів
із простою системою команд.