Производительности ЭВМ и систем

Быстродействием называется количество операций или команд, выполняемой ЭВМ за единицу времени.

Производительностью называется количество задач пользователя, решаемых за единицу времени.

Быстродействие принято оценивать по количеству команд за единицу времени:

MFLOPS - миллион операций в секунду при обработке чисел с плавающей точкой;

MOPS - миллион операций в секунду при обработке чисел с фиксированной точкой;

MIPS – миллион команд в секунду при обработке текстовой информации.

Для персональных ЭВМ быстродействие определяют по частоте генератора.

 

Декомпозиция процессора на

Операционный и управляющий автоматы

Процессор представляет собой операционное устройство и состоит из операционного (ОА) и управляющего (УА) автоматов (рис.5).

ОА выполняет действие над входными словами А с целью получения результатов R. В каждом такте работы УА вырабатывает набор управляющих сигналов {y}, по которым выполняются соответствующие микрооперации, и получает из ОА осведомительные сигналы {x}, используемые УА для ветвления в алгоритме управления.

Работа любого операционного устройства, в том числе и процессора может быть описана формально, как на машинно-ориентированном языке, так и на немашинно-ориентированном языке. Для уяснения работы достаточно воспользоваться языками функционального (Ф-язык) или структурно-функционального (СФ-язык) микропрограммирования.

 

Основные элементы СФ-языка

 

1) Слово вводится своим идентификатором и указываются номера первого и последнего разрядов.

С (n1: n2) – слово;

n1 – номер первого разряда; n2 – номер последнего разряда.

Например, слово ADP – адрес: ADP (0: 7).

Слово можно разбить на поля, если допустима работа с частями слова самостоятельно. Например, слово КОМАНДА:

КОМАНДА (0: 15); КОП (0: 7).R1 (8: 11).R2(12: 15), где под код операции отводится 8 разрядов, под адреса R1 и R2 по 4 разряда.

2) Описание массивов.

Массив также вводится своим идентификатором.

M[m1; m2] (n1: n2);

m1 – номер первого элемента массива;

m2 – номер последнего элемента массива;

n1, n2 – соответственно номер первого и последнего разряда (слова).

Например, ОЗУ [0; 64 M] (0: 31), где в квадратных скобках указывается емкость памяти, а в круглых- разрядность слов.

3) Знаки двоичных микроопераций:

4) Микрооперации. Вводятся оператором присваивания (:=).

Микрооперации установки.

Слову присваивается значение константы А (1: 4):=0000.

Если слово уже описано, т.е. известна его разрядность, то допустима упрощенная запись.

Пример:

А:=0000 - слову А присвоить значение нулей во всех разрядах;

Тогда в сокращенном виде эта запись будет выглядеть так -А:=0.

В тех случаях, когда различным разрядам присваиваются разные значения, необходима полная запись - В (1:3)=101; ее можно выполнить и в такой форме - СЧ (1: 4):=15_10.

Микрооперации инверсии.

Слову присваивается его инверсное значение или инверсное значение другого слова.

Например, А (1: n):= А (1: n).

Если слово разбивается на поля, то можно инвертировать часть поля.

Например, слово В имеет 16 разрядов, из которых под знак отводится 0-й разряд, а остальные под числовую часть. Тогда имеем следующую запись:

В (0: 15):= Зн В (0). Ч В(1: 15).

Микрооперации передачи.

Используются для присваивания одному слову значения другого слова: А (1: n):= В (1: n) - полная запись,

А:=В - сокращенная запись.

Передачу можно совмещать с инверсией всего слова или его части.

Микрооперации счета.

Микрооперации инкремента (+1) или декремента (-1).

Например: СЧ (1: n):= СЧ (1: n) ± 1 или А:=В+1.

Микрооперации сложения и вычитания.

Слову присваивается сумма (разность) двух других слов. Слова должны иметь одинаковую разрядность. Например:

A (1: n):=B (1: n) ± C (1: n) или A (1: n):=A (1: n) + B (1: n) A:=A+B - сокращенная запись.

Микрооперации сдвига.

Слова сдвигаются влево или вправо на заданное количество разрядов.

C (1: n):=L1С.0 – сдвиг слова С влево на 1 разряд, с вводом нулей справа.

С (1: n):=L4C.0000 - сдвиг слова С влево на 4разряда.

B (1: n):=0.R 1B – сдвиг слова В вправо на 1 один разряд с вводом нулей.

A (1: n):=L1(A).A (1) – циклический сдвиг влево на 1 разряд.

Микрооперации кодирования и декодирования.

Осуществляются с помощью шифратора и дешифратора.

A:=Cod B

B:=Decod А

Бинарные логические микрооперации.

Выполняются поразрядно над одноименными разрядами слов. Слова должны быть одинаковой разрядности.

 

Например: A (1: n):=B (1: n) C (1: n) –логическое ИЛИ,

A (1: n):=A (1: n) B (1: n) – логическое И,

C:=A B – поразрядное сложение.

5) Логические условия.

Это булева функция Ψ ={0,1}, которая принимает значения «0» или «1». Вычисляются логические условия по значению какого-либо разряда слова. Например, при ЗнА(0)=1, Ψ=1, а при ЗнА(0)=0, Ψ=0;

Или логические условия вычисляются при анализе нескольких разрядов, например, СЧ (1:3)=111, тогда Ψ=1, иначе Ψ=0.

Логически условия могут вычисляться по значению функции: если Зн A Зн В = 1, то Ψ=1, иначе Ψ=0