6. Принцип программного управления. Структуры эвм. Конвейер команд. Виды конфликтов в конвейере команд. Суперконвейерная обработка.

ППУ включает в себя несколько архитектурно – функциональных принципов. 1. Любой алгоритм представляется в виде некоторой последовательности управляющих слов – команд. Каждая отдельная команда определяет простой (единичный) шаг преобразования информации.

2. Принцип условного перехода. В процессе вычислений в зависимости от полученных промежуточных результатов возможен автоматический переход на тот или иной участок программы.

3. Принцип хранимой программы. Команды в ЭВМ представляются в такой же кодируемой форме, как и любые данные и хранятся в таком оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ). Это значит, что если рассматривать содержимое памяти, то без какой-то команды невозможно различить данные и команды. Следовательно, любые команды можно принципиально обрабатывать как данные (информация в ЭВМ отличается не представлением, а способом ее использования). 4. Принцип двоичного кодирования.

5. Принцип иерархии запоминающих устройств (ЗУ).

Основные устройства современных ЭВМ и их назначение:

Процессор (микропроцессор) (МП) служит для выполнения операций по преобразованию информации в АЛУ и управления вычислительным процессом. Для временного хранения информации в состав процессора введены регистры. Один n- разрядный регистр служит для записи, считывания и хранения одного n- битового машинного слова

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) служит для хранения текущей программы и данных. ОЗУ состоит из ячеек. Каждая ячейка служит для выполнения хранения, чтения и записи одного машинного слова.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), применяется для выполнения только операции чтения в ходе выполнения программы.

Интерфейсные схемы – порты, адаптеры, контроллеры, которые служат для сопряжения устройств ЭВМ друг с другом. Интерфейс – комплекс стандартов на аппаратуру, шины, разъемы ,сигналы и алгоритм обмена сигналами.

Периферийные устройства (ПУ) – устройства ввода и вывода информации. Внешние запоминающие устройства – для долговременного хранения программ и данных, в т. ч. и неисполняемых в текущий момент времени.

Исполнение команды в процессоре состоит из нескольких этапов:

1. Выборка команды (ВК). Чтение очередной команды из памяти и занесение ее в регистр команды.

2. Декодирование команды (ДК). Определение кода операции и способов адресации операндов.

3. Вычисление адресов операндов (ВА). Вычисление исполнительных адресов каждого из операндов в соответствии с указанным в команде способом их адресации.

4. Выборка операндов (ВО). Извлечение операндов из памяти. Эта операция не нужна для операндов, находящихся в регистрах.

5. Исполнение команды (ИК). Исполнение указанной операции.

6. Запись результата (ЗР). Занесение результата в память.

Конфликты - это такие ситуации в конвейерной обработке, которые препятствуют выполнению очередной команды в предназначенном для нее такте.

Конфликты делятся на три группы:

структурные,

по управлению,

по данным.

Эффективность конвейера находится в прямой зависимости от того, с какой частотой на его вход подаются данные. Добиться n-кратного увеличения темпа работы конвейера можно двумя путями:

– разбиением каждой ступени конвейера на более мелкие при одновременном повышении тактовой частоты;

– включением в процессор нескольких конвейеров, работающих параллельно.

Первый подход получил название суперконвейеризация. Разные авторы по-разному разграничивают конвейерные и суперконвейрные структуры. Одни относят структуру к суперконвейерным, если количество ступеней конвейера больше 6, другие–если больше 10.