Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
4
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
410.62 Кб
Скачать

11. Общие полож.Risc-проц. Старнфордсая структура

При разработке ПО существует правило 80/20, т.е. каждым разработчиком при реализации данной проги используется 20% команд процессора и на их выполнение уходит 80% времени. Появилась задача изобретения ориентированного процессора.

Разработчики RISC-процов:

1) определяют область применения и круг решаемых задач

2) выделяются minнеобходимый перечень команд, выбранные команды реализуются аппаратно для полученияmaxбыстродействия, обычно одна команда выполн за 1 такт. При этом использ простые способы адресации и простые инструкции.

3) если дополнительные команды не требует существ аппаратных затрат, то они тоже реализуются на всякий случай.

4) для получения maxбыстродействия используются простые способы реализации.

Разр RISC-процессоров ориентируется на поддержку ЯВУ и на конвейерный тип выполнения команд. Условно выполнение любой команды можно разбить на фазы:

1 команда выполн 5 тактов, однако каждый след такт мы получаем рез-т. Все этапы выполн команды условно занимают одинаковый интервал времени. После заполнения конвейера за каждый такт на выходе имеем результат => высокая производительность.

Минус: команды должны быть одинаковы по времени.

Старнфортская архитектура.

Центральная идея – максимально повысить тактовую частоту за счет минимальных аппаратных затрат, максимальная конвейеризация. Конвейерные машины обладают максимальной производительностью при отсутствии "ломких" конвейеров. "Ломка" конвейера возникает:

  • по неготовности операнда (следующей команде нужен результат предыдущей). Для устранения "ломки" оптимизационный компилятор должен вставлять пустые такты JMPили командуNOP.

  • наличие условных и безусловных переходов. Для предотвращения компилятор должен менять последовательности команд (II) т.к. загр команда в конвейер все равно выполнится.

I II

Для оптимизации работы аппаратных ресурсов разработчики компилятора использовали метод окрашенных графов (каждый РОН окрашивается своим цветом).

Достоинства: мин аппаратные затраты, макс тактовая частота.

Недостатки: сложность построения оптимизационного компилятор больше время на компиляцию; большое количество команд пересылок; частое обращение к внешней памяти.

12. Кэш память.

Увеличение объема памяти приводит к уменьш быстродейств (время на дешифрацию) .Кроме этого обращение в внешн памяти (выход за пределы кристалла) снижает быстр примерно на порядок по сравн с быстр внутри кристалла (СРU≈2 ГГц, обращение к памяти 125-133 МГц). Подавляющее большинство программ носит циклический характер.

КЭШ память предназначена для хранения последних наиболее часто встречающихся команд. КЭШ-память располагается или внутри кристалла проц или максимально близко к нему и время обр к КЭШ-памяти не порядок быстрее чем к глобальному ДОЗУ.

Копия в КЭШ

Инф

В КЭШ

В гл ДОЗУ

Чтение

Есть

Нет

Чтение

Запись+след слово

-

Чтение

Запись

Есть

Нет

-(обновл)

-

Запись

Запись

Модуль памяти предствляется в виде 32 разрядных слов при 16 разрядной ША. После каждого обращения к ДОЗУ в КЭШ записывается 32 разрядное слово (16 разрадов, которые просит проц и 16 разрядов следущих). Т.к. вероятность выборки следующего слова большая, это уменьшает число обращений к глобальному ДОЗУ.

Адрес в контролере КЭШ трактуется следующим образом:

Младш часть адреса Lвыбирает одну из ячеек КЭШ-памяти (разрядностьLопределяется количеством ячеек в КЭШ).

Старш часть адр Mсравнивается со старшей частью адреса, записанного в ячейку КЭШ (Tag). Если они совпадают, то это значит, что по данному адресу уже было обращение и в КЭШ есть быстрая копия, тогда формируется сигналHit, который сообщает системному контролеру, что цикл обращения быстрый, открываетMX, и с помощью сигналаA1 выбирается соответствующее 16 разрядное слово из КЭШ.

Если они не совпали, значит в КЭШ копии нет, Hitравен 1, идет обращение к глобальному ДОЗУ и одновременно в КЭШ в возбужденную ячейку (младшим адресомL) записывается старшая часть адреса на местоTagи данные на местоD0 иD1.

О том, что в КЭШ памяти находятся данные сообщает признак истинности V(после системного сбросаVустанавливается в 0, при записи в 1).

Т.к. Lнебольшая и она одинакова для различных значенийM, для того чтобы можно было хранить хотя бы два различных слова с одинаковымLв КЭШ организуется два банка (они идентичны). Для того чтобы выбрать банк куда надо записывать последнюю копию используется признак старостиS.

КЭШ дает выигрыш в быстродействии только в цикле чтения. Циклы записи имеют то же время.

Соседние файлы в папке Шпоры к междису