- 23-

1. Классификация систем обработки данных

Последовательность команд будем называть потоком команд; последовательность данных – потоком данных.

Существует 4 группы систем обработки данных:

1. ОКОД – одиночный поток команд, одиночный поток данных;

2. ОКМД – одиночный поток команд, множественный поток данных;

3. МКОД – множественный поток команд, одиночный поток данных;

4. МКМД – множественный поток команд, множественный поток данных.

1.

Пример данной схемы – ПЭВМ.

ЗУК – запоминающее устройство команд;

ЗУД – запоминающее устройство данных;

УУ – устройство управления.

Меры, принимаемые для достижения параллелизма:

1. Вводится конвейер команд (делают блок выборки команд, блок выборки данных, блок предварительной дешифрации, блок выполнения).

2. Запоминающее устройство разбивается на несколько отдельных модулей. Появляется гарвардская архитектура, где оперативная память разбита на память команд и память данных. Результат – меньше задержек при обращении к оперативной памяти.

2.

Пример данной схемы – машины конвейерного типа.

В представленной схеме множественный поток микроопераций воздействует на один поток данных.

Некоторые команды разбиваются на несколько элементарных операций, каждая из которых выполняется в своем блоке. Данные, проходя через последовательность операционных блоков, преобразуются. При этом действия выполняются над одними данными. Когда данные освобождают блок, в него могут быть загружены другие данные. Таким образом осуществляется заполнение конвейера.

3.

Пример данной схемы – ассоциативные, матричные вычислительные системы.

В машинах такого класса одна и та же команда выполняется над большим количеством данных. В этом случае АЛУ представляет собой некоторый процессор со своей памятью, устройством управления и АЛУ. Эти устройства могут не только преобразовывать информацию, а и передавать ее на последующие элементы. В качестве основного устройства управления может выступать отдельная ЭВМ.

4. Эта группа машин может быть реализована двумя способами:

а) совокупность элементарных машин, реализованных по схеме (1) – ОКОД;

б) совокупность машин, реализованных по нижеприведенной схеме:

Такие машины имеют одну память команд, и поэтому могут возникнуть конфликты по ресурсам, когда несколько АЛУ обращаются к памяти команд и к памяти данных. Системы МКМД бывают многомашинными и многопроцессорными. Многомашинные системы используются для решения задач, обладающих свойством независимого параллелизма задач. Многопроцессорные системы используются для решения задач с параллелизмом ветвей.

2. Структура и формат данных

Числа с фиксированной точкой (ФТ).

Фиксированная точка определяет то, что данные зафиксированы. Они могут быть целыми или дробными в зависимости от того, в каком месте условно зафиксирована точка. Если точка зафиксирована после знакового разряда – то число дробное. Если же точка в крайнем правом разряде, и все остальные разряды слева – то число целое.

Зн

число

15 14 0Это структура чисел с ФТ.

В настоящее время в основном работают с целыми числами. Если в знаковом разряде 0, то число положительное; если 1 – то отрицательное.

Как только обозначили количество разрядов, то этим определили формат данных. Структуру данных определяет количество полей, а формат связан с распределением разрядов по этим полям. Таким образом, зная формат данных можно определить диапазон представляемых чисел.

Числа с плавающей точкой:

Структура данных может иметь следующий вид:

зн

порядок

зн

мантисса

31 30 24 0

Под порядок выделяется байт – 8 разрядов. 31-й разряд определяет знак порядка; остальные разряды выделяются под мантиссу М и ее знак. Таким образом, имея разрядную сетку мантиссы и порядка, можно представить диапазон числа с плавающей точкой.

Иногда порядок с его знаком заменяется характеристикой (смещенный порядок). Смещаем порядок на –p, и, следовательно, порядок всегда будет положительной величиной.

Длина операндов переменной длины – от 0 до 256 байт; используются при выполнении логических операций; длина операнда задается или в поле команды, или конец операнда определяется по некоторому признаку.

Также используются десятичные операнды. Они представляются зонным и упакованным форматами. Зонный формат имеет специальный признак, указывающий на зону – признак F.

F

цифра

F

цифра

……………..

зн

Упакованный формат:

цифра

цифра

цифра

………..

зн