Princip činnosti počítače

Obsah

Bez proudového zpracování se „N“ operací provádí na „N“ blocích. Po dobu „N-1“ je každý blok nevyužit a čeká, což je neefektivní
Proudové zpracování je postupné předávání výsledků zpracování mezi funkčními bloky.
Je to možnost využívat všechny bloky současně.
V každém bloku se zpracovává jiný operand.
Rozdělení realizace instrukce do sekcí. Toto bylo vždy už od prvních počítačů. Dnes je sekcí výrazně více.
Rezervační tabulka - Prostředek na zobrazení toku informace v systému se zřetězeným zpracováním informace
Obsazení každé sekce úlohou „U1“ během několika po sobě následujících taktů.

Každá úloha se zpracovává v každé sekci.

Ideální stav - doba setrvání v jedné sekci musí být ve všech případech stejná -> systém pracuje synchronně.

  VI - Výběr instrukce
  VO - Výběr operandu
  DI - Dekódování instrukce
  PO - Provedení operace

Každá operace s procesorem obsadí procesor

Samostatné provedení

Paměť	VI		VO
Procesor		DI		PO

S předvýběrem

Paměť	VI1		VO1	VI2		VO2	VI3	...
Procesor		DI1		PO1	DI2		PO2	..

Plné využití procesoru a paměti

Paměť	VI1	VI2	VO1	VO2	VI3	VI4	..
Procesor		DI1	DI2	PO1	PO2	DI3	..

Dvě sekce, paměť a procesor dává minimální využití proudovému zpracování. Snaha o rozdělení provádění operace na větší počet kroků -> Rozdělit procesor na segmenty.

Poznatky k proudovému zpracování:

Čím větší počet sekcí, tím větší počet úloh mlže jednotka zpracovávat.
frekvence s níž se výsledky objevují na výstupu roste s počtem sekcí.
Na každou sekci musí navazovat registr, výsledek úlohy musí být zaznamenán
Nutno brát v úvahu zpoždění způsobené přechodem přes registry, ale hlavně s větším počtem registrů roste cena. Je třeba najít kompromis.

Jedna fronta - skalární
Více jak jedna fronta - super skalární
Super skalární struktura - Pentium má dvě fronty (u, v).
Navyšování počtu sekcí v jedné frontě
Párovací pravidla - Specifikují, které instrukce mohou být párovány. Problém od superskalárních architektur.

Procesor je řízen instrukcemi různé délky s mnoha parametry.
Operandy i instrukce jsou uloženy v registrech pamětech (rychlá vyrovnávací) -> Problém - různá doba provádění instrukce v závislosti, kde je uložen operand
Realizace instrukce probíhá pomocí mikroprogramu, který je uložený v paměti prom.
Procesor vykonává rozsahem složitější instrukce, implementovány pomocí mikroprogramu
Postupné uplatnění principl RISC do CISC.
Výhoda řízení mikroprogramem - Přechod na vyšší verzi - pouhé doplnění instrukcí.
Je známo, že procesor řízený mikroprogramem je pomalejší než hardwarově implementovaný procesor
Stav v moderních procesorech - Jednoduché instrukce obvodově, složitější mikroprogramem (cenový kompromis)

Redukce počtu instrukcí.
Instrukce mají pevnou délku a jednotný formát.
Jednotlivé fáze instrukcí se provádějí pokud možno v jednom strojovém cyklu.
To, co bylo v CISC složitá instrukce se u RISC provádí jako posloupnost jednoduchých instrukcí.
implementace instrukcí logickými obvody, například sekvenčním automatem.
Omezení komunikace s pamětí.
Zřetězené zpracování bez přístupů do paměti.
Jednodušší naplnění požadavku, aby instrukce trvaly stejnou dobu.
Levná výroba, malé rozměry.