5. Система команд эвм общего назначения и направления ее развития.

Система команд или машинный язык является одной из опреде­ляющих характеристик архитектуры ЭВМ. Стремление к повыше­нию производительности и эффективности ЭВМ сопровождается изменениями в системе машинных команд. Машинные команды в определенной степени влияют на построение и взаимодействие отдельных объектов архитектуры ЭВМ, а, следовательно, и на уро­вень ее совершенствования. Кроме того, состав машинных команд оказывает влияние и на возможность эффективной компиляции программ.

Направления развития:

Традиционное направление заключается в расширении состава и содержания операций, способов адресации и спецификации операндов. В систему машинных команд помимо операции цело­численной арифметики включаются операции десятичной арифметики, преобразования и редактирования алфавитно-цифровой информации, управления потоком команд, организация вызова подпрограмм и т.п. Кроме того, расширение системы команд заключается также во введении команд, предусматривающих комплексную обработку данных, повышение функционального уровня машинных операций. Это позволяет обеспечить более эффективную микропрограммную интерпретацию команд, иметь более компактное представление программы.

В развитии машинного языка можно выделить два направления: системно- и проблемно-ориентированные расширения.

Системно-ориентированное расширение связано с введением в машинный язык средств поддержки системных функций и функций операционных систем. Например, микропрограммная поддержка отдельных процедур операционной системы.

Проблемно-ориентированное расширение состоит во введении в машинный язык элементарных математических функций или сложных операций.

Второе основное направление заключалось в использовании ЭВМ с ограниченным (сокращенным) набором команд, получив­ших название ЭВМ с RISC-архитектурой или RISC ЭВМ (Reduced Instruction Set Computer). Увеличение количества команд привело к росту сложности процессоров. Количество различных вариантов выполнения команд стало достигать нескольких сот. Однако из всего множества команд программист, как правило, использует не более 70%. В большинстве программ, написанных на языках высо­кого уровня, при их переводе в машинный код используется огра­ниченный набор машинных команд.

Третье направление в развитии машинных языков характери­зуется повышением уровня операционной среды, реализуемым аппаратными средствами, за счет сближения уровня машинных языков с внешними языками программирования высокого уровня. Ввиду значительного разнообразия языков программирования и алгоритмов выполнения задач, решение рассматриваемой пробле­мы возможно при использовании статистического выбора или ди­намического преобразования (настройке) операционной среды в среду программирования.

6. Структура цп. Микропрограммирование.

Процессор - это одно из главных функциональных устройств предназначенное для обработки данных и обеспечения взаимодей­ствия других устройств в ЭВМ. Процессор обычно состоит из од­ного или нескольких операционных устройств, получивших назва­ние арифметико-логическое устройство (АЛУ), устройства управ­ления (УУ), локальной памяти, блоков сопряжения с другими уст­ройствами ЭВМ, средствами контроля и диагностики.

АЛУ - это один или несколько сумматоров и блоков умноже­ния, группа регистров для хранения данных и результатов. Состав АЛУ может быть расширен за счет использования специализированных устройств, предназначенных для ускорения выполнения логических операций, быстрого умножения, сдвигателей, десятич­ных сумматоров, конверторов и т.п.

УУ - устройство управления. Это автомат, обеспечивающий управление процессами выполнения команд и операций, а также передачей данных. УУ принимает, расшифровывает команды про­граммы, формирует последовательности управляющих сигналов - микроопераций, распределяемых во времени выполнения опера­ции, проверяет возможность возникновения различных условий, формирует адреса команд и данных, обслуживает или инициирует процедуры обмена информацией процессора с другими устройст­вами. УУ осуществляет координацию работы устройств процессора путем выдачи синхронизирующих и управляющих сигналов, обес­печивая выполнение временной диаграммы работы процессора.

По способу реализации схем управления различают УУ с жест­кой логикой или с последовательными схемами управления и с микропрограммной схемой управления.