Память с " расслоением"

В данном случае используется такое количество слоёв памяти - во сколько раз быстродействие ПЭ выше быстродействия памяти.

Достоинства: повышение быстродействия при минимальных аппаратных затратах.

Недостатки: наличие фазового сдвига при выполнения программ ветвления.

Для ликвидации этого недостатка используются длинные микрокоманды, т.е. одна и та же микрокоманда размещена в соседних слоях памяти.

Вычислительные системы с переменной длительностью цикла

Такт, когда выполняется операция в ПЭ

t_A

t_NC

t_S

t_m

1 – время необходимое для выполнения логической операции.

2 – время необходимое для выполнения арифметической операции без формирования признаков состояний.

3 – арифметические операции с формированием признаков состояний.

В структуру микрокоманды вводятся дополнительные разряды, которые обеспечивают управление генератором ТИ, который формирует соответствующую временную диаграмму.

Достоинства: повышение быстродействия на 15-20%

Недостатки: наличие машинного цикла переменной длины.

При построении вычислительных систем обычно встречаются все 4 варианта структурных решений.

Технические средства организации прерываний

11

Прерывание можно охарактеризовать как автоматическое изменение в программе, вызванное условием или совокупностью условий, возникающих в некоторой части вычислительной системы. Для организации прерываний необходимы 2 части:

1. аппаратная;

2. программная.

Система прерываний должна:

1. реагировать на запросы прерывания (аппаратно).

2. формировать код номера запроса прерывания (аппаратно)

3. сравнивать поступающий запрос с уровнем текущего приоритета (аппаратно или программно)

4. обеспечивать сохранение содержимого регистров прерванной программы (программно)

5. обеспечивать переход к вызываемой программе (программно)

6. по окончанию работы вызванной программы, вернуться к прерванной и продолжить её выполнение.

Основной характеристикой режима является время реакции на прерывание – время между поступившим запросом на прерывание и выполнение первой полезной команды затребованной программы.

При прерывании информация сохраняется в стековой области памяти. В памяти храним номер следующей команды и РОН. Если попали во время выполнения программы, тогда уже необходимо сохранить промежуточные данные в стек. Поэтому лучше дождаться выполнения команды до конца.

Обобщённая структура микропроцессора (МП), обеспечивающего работу в режиме прерывания.

Режимы:

1. INT=0 – прерывание отсутствует. В этом случае по сигналу ЗМ (занесение микрокоманды) происходит считывание очередной команды из памяти, т.е. в данном случае функционирует последовательный режим работы.

2. INT=1 – прерывание присутствует. Считывается код КМП. Этот код является начальным адресом микропрограммы (мп) расположенной в памяти и обеспечивающей вход в прерывание.

Примечание: режим прерывания воспринимается только после завершения команды.

Системы с циклическим опросом.

Схемы входа в прерывание должны обеспечивать режим 2-х вопросов:

7. Сформировать сигнал общего запроса на прерывание;

8. Сформировать код номера запроса на прерывание.

По сигналу RESET триггер Т устанавливается в "0" и СТ2 (счётчик) – обнуляется. Сигнал INT=0, следовательно тактовые импульсы поступают на СТ2. Состояние СТ2 поступает на дешифратор (DC), на выходе которых присутствует один активный уровень. Последовательно происходит опрос наличия запросов на прерывание. Если запрос на прерывание и активный уровень с выхода DС совпадают, то триггер Т переключает в него "1". Прекращается подача ТИ на СТ2. На выходе схемы появляется активный уровень INT, а с выхода СТ2 формируется код номера запроса на прерывание.

Достоинства: простота реализации при минимальных аппаратных затратах.

Недостатки:

1. сравнительно большое время реакции на прерывание;

2. резко возрастают аппаратные затраты с увеличением входов прерывания;

3. в этой системе не представляется возможным проранжировать сигналы по уровням приоритета.

Пример: системы, которые не позволяют обеспечить прерывание с запросом с более высоким уровнем приоритета, называются одноуровневыми.

Для устранения последнего недостатка используются Дейзи-цепочки.

“1” – для маскирования и не маскирования наличия прерывания. Эта структура позволяет обеспечивать приоритетность прерываниям.