1.Принцип конвейерной обработки. Производительность, проблемы.
При последовательном выполнении командный цикл процессора в общем случае включает следующие этапы:
1. Выборка команды IF.
2. Декодирование команды и вычисление эффективного адреса D.
3. Формирование физического адреса операнда - преобразование логического адреса в физический OA.
4. Выборка операнда из ОП OF.
5. Выполнение команды в АЛУ EX.
6. Запись результата S.
С целью повышения производительности процессора часто используется метод конвейеризации команд, т.е. необходимо организовать непрерывное выполнение потока команд. Тогда для выполнения одной команды потребуется время, затрачиваемое на прохождение одной ступени конвейера (в идеальном случае).
Пусть конвейер содержит К ступеней с тактовым периодом Тк. До появления на выходе конвейера результата обработки 1ого элемента должно пройти К тактов, а последующие результаты будут следовать в каждом такте. Это время называется временем разгона конвейера. Под ускорением понимается отношение времени обработки без конвейера и при его наличии.
Эффективность Е — доля ускорения, приходящаяся на одну ступень конвейера. Она находится в прямой зависимости от того, с какой частотой на его вход подаются объекты обработки. Добиться n-кратного увеличения темпа работы конвейера можно двумя путями:
■ разбиением каждой ступени конвейера на n «подступеней» при одновременном повышении тактовой частоты внутри конв-а также в n раз;
■ включением в состав процессора n конвейеров, работающих с перекрытием.
Наиболее эффективно конвейер работает, если времена выполнения на каждой стадии командного цикла равны. Если же имеется некоторый разброс по времени, то его можно устранить, установив:
• в требуемых местах буферы, что обеспечивает сохранность информации для передачи на следующую еще занятую обработкой ступень;
• для каждой ступени осведомительные триггеры занятости и переход от одной ступени к другой будет выполняться только при условии, что обработка информации на предыдущей ступени завершена;
• на каждой ступени при наличии своего УУ м обеспечить синхронно-асинхронный принцип управления, при к-м короткие микрокоманды выполняются за один такт, а длинные - за 2-3 такта работы УУ, однако УУ всех ступеней конвейера д работать на единой опорной частоте задающего тактового генератора, а суммарное время выполнения микрокоманд на каждой ступени должно быть одинаковым.
2.Обмен данными в режиме пдп. Алгоритм обмена.
ВУ, готовое к обмену, ч/з УВВ выставляет сигнал
КПДП фиксирует все эти сигналы, сверяет с маской, определяет сигнал с наивысшим приоритетом, выставляет сигнал HOLD
Менеджер Пам заканчивает выполнять текущий цикл шины, приостанвливает свою работу (выходит в состояние захвата шины, но м выполнять какие - либо внутренние преобразования). переводит каналы адреса Д и У в 3е состояние. Выставляет сигнал HLDA
У возвращается к контроллеру КПДП: выставляет AEN в 1, по которому отключаются буфера сигнального процессора и вкл-ся буфер А и буфер У. ЦП отключается от системной шины и СШ захватывается КПДП для У. Выставляет сигнал DACKi для соответствующего УВВ
Адрес буфера ПДП выставляется на ША, выставляется сигнал MEMR, IOW на ШУ
Запоминающее устройство дешифрирует адрес, выставленный на ША, подключает нужную ячейку Пам, по сигналу MEMR выставляет содержимое ячейки Пам на ШД
УВВ по сигналу IOW при необходимости сбрасывает сигнал READYна время, достаточное для записи И на ШД. По окончанию сигнал восстанавливается
КПДП - при сигнале READY=1 снимает IOW, затем MEMR на ШУ. Декламентирует счетчик циклов прямого доступа.если счетчик ≠ 0 (ПДП передачи не закончен), то инкрементируется счетчик адреса, вып-ся переход к пункту 5
ПДП передачи закончено, КПДП снимает сигнал DACKi, сигнал AEN, сигнал HOLD
Менеджер Пам при HOLD=0 снимает сигнал HLDA, выходит из состояния ожидания, вкл-т каналы адреса, Д и У. Продолжает выполнять следующий цикл текущей команды программы.
Билет№7