Princip činnosti počítače

Z Varhoo
Přejít na: navigace, hledání

Obsah

Otázka č. 7.

Princip činnosti počítače

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.

Takt

Každá úloha se zpracovává v každé sekci.

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

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

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.

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.

Complex instruction set architecture (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)

Reduced instruction set architecture (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.
Osobní nástroje