10. Регистровая архитектура
Архитектура МП – совокупность принципов организации взаимодействия аппаратных и программных средств МП, обеспечивающих его функциональные возможности.
Первые МП были реализованы по регистровой архитектуре: каждый МП имел собственный банк регистров общего назначения, которые использовались для временного хранения данных в процессе обработки информации.
Аккумулятор – это регистр, который одновременно может хранить операнд и результат.
"+" регистровой арх-ры: Акк находится непосредственно рядом с АЛУ и позволяет уменьшить число обращений с памяти при выполнении одной команды (с 4 до 2 обращений к памяти).
PC – программный счетчик – это самый главный регистр в МП.
Б
п
РОН – банк регистров общего назначения,
в которых временно сохраняются
промежуточные результаты вычислений.
"+" РОН: они находятся на одном кристалле с МП, благодаря этому существенно повышается эффективность работы МП при решении вычислительных задач.
"-" регистров архитектуры МП: при использовании языков программирования высокого уровня, регистровая архитектура теряет свою эффективность.
Для использования языков высокого уровня требуется 2 функции:
1) Сохранение содержимого всех регистров общего назначения, а затем восстановление содержимого этих регистров для выполнения прерванной программы. Т.о. при большом числе функций на это требуется большое время процессора и эффективность работы МП снимается.
2) Для усовершенствования регистровой архитектуры (увеличения числа регистров, эффективности) была предложена стеновая архитектура, в основе которой лежит понятие стек (способ организации хранения данных по принципу, последний пришел – первый ушел).
11. Стековая архитектура
Стек – это способ организации хранения данных в упорядоченном виде по принципу: последний вошел – первый вышел (LIFO Last Input First Output). Принцип «магазин».
Благодаря такому способу существенно повышается быстродействие работы памяти, т.к. отсутствует необходимость формирования адреса операнда. Адрес в стеке формируется аппаратно, а не программно, поэтому не требует больших затрат времени.
Для организации стека в МПС вводится специальный регистр SP (Stack Pointer – указатель вершины стека). SP всегда указывает на ячейку памяти, в которую можно записать или из которой можно считать информацию. Для этого в МП входят команды PUSH A, POP A (записать и считать из стека). Для сохранения работоспособности стека эти команды необходимо использовать только парами, чтобы не разрушить структуру стека.
В языках высокого уровня стек используется не только для хранения содержимого регистра при переключении задач, но и для передачи данных между программами через глобальные переменные, потоки (кучи).
Стек наиболее удобен для передачи параметров между функциями и возвращением результатов, главное чтобы совпадало число передаваемых и принимаемых параметров.
"+" стека: данные хранятся в упорядоченном виде и поэтому не требуют формирования адреса (адресной части команды при обращении к стеку).