Особенности ЭВМ Pentium Intel Р6. Использование конвейеризации вычислений

Общие свойства ЭВМ фон-неймановской архитектуры.

Все современные ЭВМ обладают некоторыми общими индивидуальными свойствами архитектуры, называемой фон-неймановской.

1. Принцип хранимой программ ы, согласно которому код программы и ее данные находятся в одном адресном пространстве в оперативной памяти;

2. Принцип микропрограммирования, согласно которому машинные команды подразделяются на действия-сигналы, которые в определенном порядке должны быть выполнены для осуществления преобразований, предполагаемых машинной командой. Вследствие этого, в микропроцессор входит блок микропрограммного управления;

3. Линейное пространство памяти, согласно которому ячейкам оперативной памяти присваиваются последовательные номера (адреса) 1.2… и т.д.;

4. Последовательное выполнение программы, согласно которому команды выбираются из памяти микропроцессором последовательно, изменить этот порядок могут только команды перехода;

5. Отсутствие отличия между командами и данными. Микропроцессор, исполняя содержимое некоторой последовательности ячеек памяти всегда трактует их как машинную команду, и если это не так, происходит аварийное завершение программы. Поэтому в программе важно разделять пространства программы и данных, чему способствует выделение в программе на Ассемблере сегментов программы и данных.

6. Безразличие к целевому назначению данных. Микропроцессору безразлично какую смысловую нагрузку несут обрабатываемые данные, за правильную интерпретацию данных ответственность несет программист.

Важным элементом архитектуры, появившимся в i486, является конвейер – специальное устройство, реализующее обработку команд внутри процессора в несколько этапов. Вышеупомянутый конвейер имеет 5-ти ступенчатый конвейер. Соответствующие этапы включают:

- выборку команд из кэш-памяти или оперативной памяти;

- декодирование команды;

- генерацию адреса, в процессе которой определяются адреса операндов в памяти;

- выполнение операции с помощью АЛУ (арифметико-логического устройства);

- запись результаты (адрес определяется конкретной машинной командой).

Каждому этапу соответствует своя схема в составе конвейера. Поэтому, когда после выборки команда поступает в блок декодирования, блок выборки оказывается свободным и может обрабатывать следующую команду. Таким образом, на конвейере могут находиться в разной стадии выполнения 5 команд, в результате чего возрастает скорость обработки отдельной команды.

Микропроцессоры, имеющие один конвейер называются скалярными, а более одного – суперскалярными. Микропроцессор Pentium имеет два конвейера, и поэтому может выполнять 2 команды за машинный такт.

Дата добавления: 2015-04-24