Princip činnosti počítače

Aktuální verze z 22. 5. 2010, 19:17

[editovat] Otázka č. 7.

Princip činnosti počítače

[editovat] Proudové zpracování

• 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.

[editovat] Takt

Každá úloha se zpracovává v každé sekci.

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

[editovat] Příklad

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

Každá operace s procesorem obsadí procesor

• Každá operace s pamětí obsadí paměť

Samostatné provedení

S předvýběrem

Plné využití procesoru a paměti

• 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.

[editovat] Architektury

• 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.

[editovat] Complex instruction set computing (CISC)

• 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)

[editovat] Reduced instruction set computing (RISC)

• 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.