3.4 Основные стадии выполнения команд
1 этап: Выбор машинной команды из памяти.
2 этап: Дешифрация кода операции.
3 этап: Формирование исполнительного адреса и выбор операндов.
4 этап: Выполнение операций в АЛУ.
5 этап: Запись результата.
3.5 Конвейеризация
Конвейерная обработка команд:
Конвейерная обработка на уровне команд:
Каждый этап машинной команды обрабатывается на отдельном блоке. На 1-м такте 1-я команда подается на первый блок, то есть реализует 1-й этап (выборка команды из памяти). Во 2-м такте 1-я команда переходит на 2-й этап, а 2-я команда поступает на первый этап. В 3-ем такте, 1-я команда на 3 этапе, 2-я команда на 2-ом этапе, 3-я команда на 1-ом этапе. Т.е. конвейер команд аналогичен технологическому конвейеру.
За 8 тактов при последовательной обработке команд, обрабатывается 2 команды, а при конвейерной – 5 команд.
В случае отсутствия команд перехода и информационных конфликтов – повышение производительности!
Если появляются команды перехода, то все команды, находящиеся на конвейере, обнуляются, и конвейер начинает заполняться с команды, на которую нужно перейти.
Информационные конфликты:
При выполнении программы, может встретиться такая ситуация, когда результат предыдущей команды еще не сформирован, а следующая команда должна использовать этот результат при выборе операнда.
R1 + R2 R1
R3 + R1 R3
При классическом конвейере, зависимая команда не будет поступать на обработку до тех пор, пока информационная зависимость не будет снята (пока результат не будет записан в R1), следующие за ней команды будут блокироваться – блокировка конвейера.
3.6 Способы адресации
Адресный код команды в полях Аi в большинстве случаев не совпадает с исполнительным адресом.
Под исполнительным адресом понимается физический адрес ячейки памяти, по которому хранится информация, или же по которому её необходимо записать.
1.Прямая адресация
В адресном поле Аi хранится непосредственно исполнительный адрес.
ОП
адрес операнд АЛУ
РАП = РК (Аi)
РЧП = Чт (РАП)
РА = РЧП
2.Непосредственная адресация
В адресном поле команды хранится операнд.
операнд АЛУ
РА = РК (Аi)
При непосредственной адресации можно только считывать операнд, но нельзя записывать результат на место Аi
3.Косвенная адресация
В адресном поле команды хранится адрес ячейки ОП, по которому находится адрес операнда (то есть адрес адреса).
ОП
адрес операнда
операнд АЛУ
РАП = РК (Аi) – подаём в память адрес адреса операнда.
РЧП = Чт (РАП) – получили адрес операнда.
РАП = РЧП
РЧП = Чт (РАП) – получили операнд.
РА = РЧП
4.Регистровая адресация
В адресном поле команды указывается номер РОНа, в котором хранится операнд.
ОП
Номер РОНа операнд АЛУ
РОНы используются для сокращения времени доступа за операндами.