11. Подход в.М. Глушкова к представлению устройств эвм. Обобщенная структура процессора общего назначения.

В процессе создания ЭВМ 4-го поколения сформировалась обобщенная структура процессора общего назначения (рис.3.3). Она основывается на подходе В.М. Глушкова.

Любое устройство ЭВМ функционально может быть представлено как композиция из операционной и управляющей части.

Ф ункции ОУ состоят в промежуточном хранении слов информации, выполнения набора микроопераций, вычисления значений логических условий.

Функции УУ состоят в генерации последовательности управляющих сигналов, определенных выполняемой командой/микрокомандой в соответствии со значениями логических условий.

Операционное устройство преобразует множество входных слов Х в множество выходных слов У под воздействием определенной последовательности микроопераций из множества А, порядок выполнения которых зависит от вида выполняемой операции из множества К и значения логических условий из множества Р.

12. Системы команд. Классификация архитектур системы команд по составу и сложности.

Системой команд вычислительной машины (ВМ) называют полный перечень команд, которые способна выполнять данная ВМ. Архитектура сис­темы команд (АСК) – это те средства вычислительной машины, которые видны и доступны программисту.

Хронология развития архитектур системы команд представлена на рис. 4.1.

Классификация по составу и сложности команд

С точки зрения преодоления семантического разрыва различают один из трех типов АСК:

- архитектура с полным набором команд: CISC (Complex Instruction Set Computer);

- архитектура с сокращенным набором команд: RISC (Reduced Instruction Set Computer);

- архитектура с командными словами сверхбольшой длины:VLIW (Very Long Instruction Word).

В вычислительных машинах типа CISC проблема семантического разрыва ре­шается за счет расширения системы команд, дополнения ее сложными командами, семантически аналогичными операторам ЯВУ.

В вычислительных машинах типа RISC проблема семантического разрыва ре­шается за счет сокращения системы команд.

Концепция VLIW базируется на RISC-архитектуре, где несколько простых RISC-команд объединяются в одну сверхдлинную команду и выполняются параллельно.

В таблице 4.1 приведена сравнительная оценка наиболее существенных различий в архитекту­рах типа CISC, RISC и VLIW.

13. Системы команд. Классификация архитектур системы команд по месту хранения операндов: стековая и аккумуляторная архитектуры.

С точки зрения места хранения операндов различают следующие виды архитектур системы команд:

- стековую;

- аккумуляторную;

- регистровую;

- с выделенным доступом к памяти.

Стековая архитектура

Стек образует множество логически взаимосвязанных ячеек, вза­имодействующих по принципу «последним вошел, первым вышел» (LIFO, Last In First Out).

Верхнюю ячейку называют вершиной стека. Для работы со стеком предусмот­рены две операции: push (проталкивание данных в стек) и рор (выталкивание дан­ных из стека). Запись возможна только в верхнюю ячейку стека, при этом вся хра­нящаяся в стеке информация предварительно проталкивается на одну позицию вниз. Чтение допустимо также только из вершины стека. Извлеченная информа­ция удаляется из стека, а оставшееся его содержимое продвигается вверх.

На рис.4.2 показаны основные узлы и информационные тракты одного из возможных вариантов ВМ на основе стековой АСК.

И нформация может быть занесена в вершину стека из памяти или из АЛУ. Результат операции из АЛУ заносится в вер­шину стека автоматически.

Аккумуляторная архитектура

В ней для хранения одного из операндов арифметической или логической операции в процессоре имеется выделенный регистр — аккумулятор. В этот же регистр зано­сится и результат операции. В командах обработки указывают местоположение только второго операнда. Изначально оба операнда хранятся в основной памяти, и до выполнения операции один из них нужно загрузить в аккумулятор. После выполнения коман­ды обработки результат находится в аккумуляторе и, если он не является операн­дом для последующей команды, его требуется сохранить в ячейке памяти.

Типичная архитектура ВМ на базе аккумулятора показана на рис. 4.3.

Д ля выполнения операции в АЛУ производится считывание одного операн­да из памяти в регистр данных. Второй операнд находится в аккумуляторе. Вы­ходы регистра данных и аккумулятора подключаются к соответствующим входам АЛУ. По окончании предписанной операции результат с выхода АЛУ заносится в аккумулятор.