История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
Топ:
История развития методов оптимизации: теорема Куна-Таккера, метод Лагранжа, роль выпуклости в оптимизации...
Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...
Оценка эффективности инструментов коммуникационной политики: Внешние коммуникации - обмен информацией между организацией и её внешней средой...
Интересное:
Лечение прогрессирующих форм рака: Одним из наиболее важных достижений экспериментальной химиотерапии опухолей, начатой в 60-х и реализованной в 70-х годах, является...
Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...
Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...
Дисциплины:
2017-12-09 | 178 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Производительностьпроцессора-этомаксимальноеколичествоопераций,которыеонспособенвыполнитьзасекунду.
CISC-процессоры
Complexinstructionsetcomputer—вычислениясосложнымнаборомкоманд.Процессорнаяархитектура,основаннаянаусложнённомнаборекоманд.ТипичнымипредставителямиCISCявляютсямикропроцессорысемействаx86.
CISC—концепцияпроектированияпроцессоров,котораяхарактеризуетсяследующимнаборомсвойств:
· нефиксированноезначениедлиныкоманды;
· арифметическиедействиякодируютсяводнойкоманде;
· небольшоечислорегистров,каждыйизкоторыхвыполняетстрогоопределённуюфункцию.
НедостаткиCISCархитектуры:
· высокаястоимостьаппаратнойчасти;
· сложностисраспараллеливаниемвычислений.
RISC-процессоры
Reducedinstructionsetcomputer—вычислениясупрощённымнаборомкоманд.Архитектурапроцессоров,построеннаянаосновеупрощённогонаборакоманд,характеризуетсяналичиемкомандфиксированнойдлины,большогоколичестварегистров,операцийтипарегистр-регистр,атакжеотсутствиемкосвеннойадресации.КонцепцияRISCразработанаДжономКокомизIBMResearch,названиепридуманоДэвидомПаттерсоном(DavidPatterson).
Упрощениенаборакомандпризваносократитьконвейер,чтопозволяетизбежатьзадержекнаоперацияхусловныхибезусловныхпереходов.Однородныйнаборрегистровупрощаетработукомпилятораприоптимизацииисполняемогопрограммногокода.Крометого,RISC-процессорыотличаютсяменьшимэнергопотреблениемитепловыделением.
СредипервыхреализацийэтойархитектурыбылипроцессорыMIPS,PowerPC,SPARC,Alpha,PA-RISC.ВмобильныхустройствахширокоиспользуютсяARM-процессоры.
MISC-процессоры
Minimuminstructionsetcomputer—вычислениясминимальнымнаборомкоманд.ДальнейшееразвитиеидейкомандыЧакаМура,которыйполагает,чтопринциппростоты,изначальныйдляRISC-процессоров,слишкомбыстроотошёлназаднийплан.Впылуборьбызамаксимальноебыстродействие,RISCдогналиперегналмногиеCISCпроцессорыпосложности.АрхитектураMISCстроитсянастековойвычислительноймоделисограниченнымчисломкоманд(примерно20-30команд).
|
VLIW-процессоры
VLIW(англ. verylonginstructionword —«оченьдлиннаямашиннаякоманда»)—архитектурапроцессоровснесколькимивычислительнымиустройствами.Характеризуетсятем,чтооднаинструкцияпроцессорасодержитнесколькоопераций,которыедолжнывыполнятьсяпараллельно.Фактическиэто«видимоепрограммисту»микропрограммноеуправление,когдамашинныйкодпредставляетсобойлишьнемногосвёрнутыймикрокоддлянепосредственногоуправленияаппаратурой.
Всуперскалярныхпроцессорахтакжеестьнескольковычислительныхмодулей,нозадачараспределениямеждунимиработырешаетсяаппаратно.Этосильноусложняетдизайнпроцессора,иможетбытьчреватоошибками.ВпроцессорахVLIWзадачараспределениярешаетсявовремякомпиляцииивинструкцияхявноуказано,какоевычислительноеустройстводолжновыполнятькакуюкоманду.ПримеромVLIW-процессораявляетсяIntelItanium.
Типыархитектурмикропроцессорныхсистем.
Архитектура фон Неймана
Дж.фонНейманпридумалсхемупостройкикомпьютерав1946году.
ОтличительнойособенностьюархитектурыфонНейманаявляетсято,чтоинструкциииданныехранятсяводнойитойжепамяти.
Вразличныхархитектурахидляразличныхкомандмогутпотребоватьсядополнительныеэтапы.Например,дляарифметическихкомандмогутпотребоватьсядополнительныеобращениякпамяти,вовремякоторыхпроизводитсясчитываниеоперандовизаписьрезультатов.
Этапыциклавыполнения:
1.) Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счётчика команд, на шину адреса и отдаёт памяти команду чтения.
2.) Выставленное число является для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных и сообщает о готовности.
|
3.) Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет её.
4.) Если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счётчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды.
Данныйциклвыполняетсянеизменно,иименноонназывается процессом (откудаипроизошлоназваниеустройства).
Вовремяпроцессапроцессорсчитываетпоследовательностькоманд,содержащихсявпамяти,иисполняетих.Такаяпоследовательностькомандназываетсяпрограммойипредставляеталгоритмработыпроцессора.Очерёдностьсчитываниякомандизменяетсявслучае,еслипроцессорсчитываеткомандуперехода,—тогдаадресследующейкомандыможетоказатьсядругим.Другимпримеромизмененияпроцессаможетслужитьслучайполучениякомандыостановкаилипереключениеврежимобработкипрерывания.
Командыцентральногопроцессораявляютсясамымнижнимуровнемуправлениякомпьютером,поэтомувыполнениекаждойкомандынеизбежноибезусловно.Непроизводитсяникакойпроверкинадопустимостьвыполняемыхдействий,вчастности,непроверяетсявозможнаяпотеряценныхданных.Чтобыкомпьютервыполнялтолькодопустимыедействия,командыдолжныбытьсоответствующимобразоморганизованыввиденеобходимойпрограммы.
Скоростьпереходаотодногоэтапациклакдругомуопределяетсятактовымгенератором.Тактовыйгенераторвырабатываетимпульсы,служащиеритмомдляцентральногопроцессора.Частотатактовыхимпульсовназываетсятактовойчастотой.
Суперскалярная архитектура
Способностьвыполнениянесколькихмашинныхинструкцийзаодинтактпроцессорапутемувеличениячислаисполнительныхустройств.Появлениеэтойтехнологиипривелоксущественномуувеличениюпроизводительности,втожевремясуществуетопределенныйпределростачислаисполнительныхустройств,припревышениикоторогопроизводительностьпрактическиперестаетрасти,аисполнительныеустройствапростаивают.
Гарвардская архитектура
Гарвардская архитектура — архитектура ЭВМ, отличительными признаками которой являются:
1) Хранилище инструкций и хранилище данных представляют собой разные физические устройства.
2) Канал инструкций и канал данных также физически разделены.
|
Архитектура была разработана ГовардомЭйкеном в конце 1930-х годов в Гарвардском университете.
Классическаягарвардскаяархитектура
Типичные операции (сложение и умножение) требуют от любого вычислительного устройства нескольких действий:
· выборку двух операндов,
· выбор инструкции и её выполнение,
· и, наконец, сохранение результата.
Идея, реализованная Эйкеном, заключалась в физическом разделении линий передачи команд и данных. В первом компьютере Эйкена «Марк I» для хранения инструкций использовалась перфорированная лента, а для работы с данными — электромеханические регистры. Это позволяло одновременно пересылать и обрабатывать команды и данные, благодаря чему значительно повышалось общее быстродействие компьютера.
В Гарвардской архитектуре характеристики устройств памяти для инструкций и памяти для данных не требуется иметь общими.
Параллельная архитектура
АрхитектурафонНейманаобладаеттемнедостатком,чтоонапоследовательная.Какойбыогромныймассивданныхнитребовалосьобработать,каждыйегобайтдолженбудетпройтичерезцентральныйпроцессор,дажееслинадвсемибайтамитребуетсяпровестиоднуитужеоперацию.Этотэффектназывается узкимгорлышкомфонНеймана.
Дляпреодоленияэтогонедостаткапредлагалисьипредлагаютсяархитектурыпроцессоров,которыеназываются параллельными. Параллельныепроцессорыиспользуютсявсуперкомпьютерах.
Возможнымивариантамипараллельнойархитектурымогутслужить(поклассификацииФлинна):
· SISD — один поток команд, один поток данных;
· SIMD — один поток команд, много потоков данных;
· MISD — много потоков команд, один поток данных;
· MIMD — много потоков команд, много потоков данных.
|
|
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!