информатика_1 / лекции / 2-3
.pdfВместо термина конвейеризация применяется также термин «опережающая выборка»: действительно пока одно из устройств конвейера обрабатывает текущую команду программы, другое начинает обработку следующей команды. В результате по окончании обработки команды часто оказывается, что следующая команда уже выбрана из ОП, дешифрована и подготовлена к исполнению. При этом, в случае нарушения естественного порядка выполнения команд (например, при безусловном переходе) опережающая выборка оказывается напрасной.
В современных процессорах применяется т.н. суперскалярная архитектура: 2 и более конвейеров. При исполнении программы процессор проверяет очередные команды на совместимость и, в случае совместимости, запускает более одного конвейера, иначе — некоторые конвейеры простаивают.
4. Принцип адресности Оперативная память компьютера состоит из
отдельных ячеек, каждая из которых может хранить некоторую порцию информации. Ячейки считываются и записываются как единое целое. У каждой ячейки есть адрес (номер позиции, номер местоположения). В компьютере любая информация кодируется числами, в том числе и адреса ячеек.
Удобно, чтобы номера соседних ячеек отличались на единицу. Если память содержит n ячеек, они будут иметь адреса от 0 до n-1. Все ячейки содержат одинаковое количество битов. Если ячейка состоит из k битов, она может содержать любую из 2k комбинаций значений. Размер ячейки памяти современного компьютера равен одному байту.
Один символ текста может занимать один байт памяти,
а может больше, в зависимости от системы кодирования. Число может занимать и один байт и
несколько байт в зависимости от вида числа и
выбранного формата. Подробнее эти вопросы рассматривается в теме «Кодирование информации
двоичным кодом». Для более крупных данных байты объединяются вместе. Например, число может
занимать 4 байта. Для считывания информации
требуется знать не только адрес начального байта, но и то количество байт, которое требуется прочитать. Обычно это количество неявно определяется кодом операции.
5. Принцип иерархии памяти Иерархическая структура памяти является решением проблемы хранения большого количества информации. Изображение иерархии памяти приведено на рис.
Регистры
Кэш-память
Основная память
Внешняя память на несменных
носителях
Внешняя память на сменных носителях
По мере продвижения по структуре сверху вниз возрастают:
•время доступа (наибольшее быстродействие у регистров процессора, далее вниз по иерархии
скорость работы запоминающих устройств уменьшается, наименьшее быстродействие у представителей внешней памяти со сменными носителями информации);
•объём памяти (наименьшая ёмкость у регистров
процессора, далее вниз по иерархии ёмкость
запоминающих устройств увеличивается, сменные носители хранятся отдельно от компьютера, поэтому их объём ограничивается только финансовыми возможностями пользователя);
•количество битов, которое получает пользователь за
одну и ту же денежную единицу (наиболее дорогими в пересчёте на один бит устройствами являются
регистры процессоры, далее вниз по иерархии стоимость хранения информации снижается).