44. Використання мікропрограмування

Основное достоинство микропрограммного подхода к организации устройст­ва управления — упрощение и формализация процесса его разработки. В резуль­тате разработка удешевляется и сопряжена с меньшим количеством ошибок. Устройство управления с жесткой логикой должно содержать в своем составе сложные комбинационные логические схемы формирования сигналов управле­ния в соответствии с кодом выполняемой команды и номером такта, а также с учетом, если это необходимо, состояния управляющих регистров.

Принципиальный недостаток микропрограммных устройств управления по сравнению с устройствами с жесткой логикой — меньшее быстродействие при реализации на той же элементной базе. Несмотря на это, микропрограммирова­ние является доминирующим подходом при создании устройств управления со­временных CISC-процессоров с большим набором команд. В RISC-процессорах, имеющих более простой набор команд, чаще используется жесткая логика управления. Ниже мы более подробно рассмотрим современные методы органи­зации микропрограммного управления.

45. Параллельна обробка

Традиционно в качестве одного из методов повышения производительности системы рассматривалась возможность параллельного выполнения отдель­ных компонентов приложения разными процессорами. Уже достаточно дав­но для решения этой проблемы используются два подхода — симметричная организация процессоров и применение кластеров. В последнее время все большую популярность приобретают системы с переменным временем дос­тупа процессоров к памяти.

Симметричная мультипроцессорная система (SMP — symmetric multi-proseccor) состоит из нескольких одинаковых процессоров, связанных в единую вычислительную машину с помощью магистрали или каким-либо другим способом. Наиболее важной проблемой функционирования SMP-систем является информационная целостность данных в кэшах отдельных процессоров. Поскольку каждый процессор работает с собственным кэшем, не исключена ситуация, когда одна и та же строка данных присутствует в кэшах двух или нескольких процессоров. В этом случае изменение данных, вносимое в эту строку одним процессором, должно дублироваться в копиях этой строки, находящихся в кэшах других процессоров и в главной памяти SMP-системы. Для решения этой проблемы используются протоколы под­держания информационной целостности.

Кластерная организация предполагает существование единой системы груп­пы компьютеров, каждый из которых может работать и самостоятельно, и в составе кластера. Объединенные в систему компьютеры могут рассматри­ваться как одна большая вычислительная машина.

Мультипроцессорная система с переменным временем обращения к памяти имеет много общего с SMP-системой, поскольку все процессоры, входящие в ее состав, обращаются к одному и тому же блоку системной оперативной памяти. Но время доступа процессоров к разным участкам оперативной па­мяти может существенно отличаться и зависит от адреса ячейки.