1. Магазинные преобразователи. Определение магазинного преобразователя. Перевод, определяемый преобразователем.

Магазинные автоматы, рассмотренные в предыдущем разделе, позволяют определить для цепочки, заданной на входе, ее принадлежность к языку, допускаемому автоматом. Настоящий раздел посвящен другому типу моделей устройств, называемому магазинными преобразователями. Подобные устройства  позваляют строить по заданной входной цепочки соответствующую ей выходную цепочку. Множество таких пар цепочек называют переводом или трансляцией, допускаемым  магазинным преобразователем. Для того чтобы построить преобразователь необходимо заранее знать какой перевод он должен выполнять. Кроме того, преобразователь можно построить не для любого перевода, а только для такого, который может быть описан с помощью простой СУ-схемы.  Для построения детерминированного преобразователя необходимо еще, чтобы входная грамматика заданной СУ-схемы пораждала детерминированный язык.

Магазинный преобразователь (Мп) от магазинного автомата наличием дополнительной выходной ленты, на которую записывается выходная цепочка. Схему магазинного преобразователя можно изобразить следующим образом:

    В этой схеме входная головка в каждом такте работы может оставаться на месте или двигаться на одну позицию вправо. Выходная головка также может быть неподвижной или смещаться вправо, а головка магазинной ленты может перемещаться в обоих направлениях, причем такие перемещения связаны с операциями записи и чтения.

Преобразователем с магазинной памятью (Мп) называется совокупность восьми  объектов: 

Мп={P, S, s₀, H, h₀, F, W, q},

где P - входной алфавит, состоящий из символов, записываемых на входную ленту; 

W - выходной алфавит, содержащий символы, записываемые на выходную ленту; 

H - магазинный алфавит, содержащий символы, записываемые и считываемые из магазина; 

h₀ - маркер дна магазина, он принадлежит H; 

S - множество состояний преобразователя; 

s₀- начальное состояние из множества S; 

F - множество конечных состояний, представляющих собой подмножество S; 

f - функция переходов преобразователя, которая задает отображение, 

Она может быть записана в функциональном виде:  

f(s, p, h) = (s', ,бетта, епсилон), 

   где h  H,  p  P,  бетта  H*, епсилон  W* и s,s'  S.

Цепочку назовем выходом для цепочки , если существует последовательность  конфигураций, первой из которых является начальная конфигурация с заданной   входной цепочкой , а последней – заключительная конфигурация с выходной  цепочкой : 

(s₀, , h₀I, $) |--* (s', $', $, ).

Определение.  Переводом, определяемым преобразователем с магазинной памятью Мп,  назовем множество пар, состоящих из входных и соответствующих им  выходных цепочек. 

2. Архитектура системы команд. Микропроцессоры (мп) с полным (cisc) и сокращённых (risc) набором команд. Основные принципы risc- архитектуры. Организация risc мп Alpha 21x64 фирмы dec.

При проектировании суперминикомпьютеров на базе последних достижений СБИС-технологии оказалось невозможным полностью перенести в нее архитектуру удачного компьютера, выполненного на другой элементной базе. Такой перенос был бы очень неэффективен из-за технических ограничений на ресурсы кристалла: площадь, количество транзисторов, мощность рассеивания и т. д.

Для снятия указанных ограничений в Беркли (США, Калифорния) была разработана RISC(Restricted (reduced) instruction set computer)-архитектура (регистро-ориентированная архитектура). Компьютеры с такой архитектурой иногда называют компьютерами с сокращенным набором команд. Суть ее состоит в выделении наиболее употребительных операций и создании архитектуры, приспособленной для их быстрой реализации. Это позволило в условиях ограниченных ресурсов разработать компьютеры с высокой пропускной способностью.

Четыре основных принципа RISC-архитектуры:

0. каждая команда независимо от ее типа выполняется за один машинный цикл, длительность которого должна быть максимально короткой;

1. все команды должны иметь одинаковую длину и использовать минимум адресных форматов, что резко упрощает логику центрального управления процессором;

2. обращение к памяти происходит только при выполнении операций записи и чтения, вся обработка данных осуществляется исключительно в регистровой структуре процессора;

3. система команд должна обеспечивать поддержку языка высокого уровня. (Имеется в виду подбор системы команд, наиболее эффективной для различных языков программирования.)

Двумя основными архитектурами набора команд, используемыми компьютерной промышленностью на современном этапе развития вычислительной техники, являются архитектуры CISC и RISC. Основоположником CISC-архитектуры – архитектуры с полным набором команд (CISC – Complete Instruction Set Computer) можно считать фирму IBM с ее базовой архитектурой IBM/360, ядро которой используется с 1964 г. и дошло до наших дней, например, в таких современных мейнфреймах, как IBM ES/9000.

Простота архитектуры RISC-процессора обеспечивает его компактность, практическое отсутствие проблем с охлаждением кристалла, чего нет в процессорах фирмы Intel, упорно придерживающейся пути развития архитектуры CISC. Формирование стратегии CISC-архитектуры произошло за счет технологической возможности перенесения "центра тяжести" обработки данных с программного уровня системы на аппаратный, так как основной путь повышения эффективности для CISC-компьютера виделся, в первую очередь, в упрощении компиляторов и минимизации исполняемого модуля. На сегодняшний день CISC-процессоры почти монопольно занимают на компьютерном рынке сектор персональных компьютеров, однако RISC-процессорам нет равных в секторе высокопроизводительных серверов и рабочих станций.

Основные черты RISC-архитектуры с аналогичными по характеру чертами CISC-архитектуры отображаются следующим образом (табл. 2.1):

Таблица 2.1. Основные черты архитектуры