Эмуляция системы команд (архитектуры) микро ЭВМ посредством программирования

Эмуляция системы команд, принадлежащей ЭВМ означает, что ее машинный язык будет адекватно связан с другой машиной на уровне микропрограммирования, при этом на данной вычислительной машине может быть использован весь программный запас, разработанный на предыдущей вычислительной машине, требуется значительного уменьшения времени на создание программного обеспечения, в одной вычислительной машине можно реализовать несколько систем команд.

Рисунок 8.8 - Эмуляция системы команд

Существует 3 способа эмуляции системы команд:

1. использование КОП команды непосредственно в качестве начала микропрограммы.

Достоинства: простота реализации. Недостатки: отсутствие необходимой корреляции между кодами операций и рациональным разбиением управляющей памяти.

2. использование косвенной адресации. Достоинства: более рациональное использование памяти. Недостатки: снижение быстродействия.

3. помещение таблицы: переходов в дополнительное ПЗУ. Достоинства: максимальное быстродействие. Недостатки: лишние аппаратные затраты.

Структурные методы повышения быстродействия микроЭВМ.

Рисунок 8.9 - Временные диаграммы взаимодействия основных узлов

микроЭВМ

N_i - ссылка на адрес следующей микро команды

С_i - разряд, управляющий работой ПЭ

S_i - информация о состоянии ПЭ

А_i - адрес текущей микро команды

t_A - время установки RG адреса в БМУ

t_NC - время реакции УП на адрес поступающий из БМУ

t_S- время с момента выработки сигнала Q до окончания выполнения операции в ПЭ

t_m - время установки RG хранения результата операции.

Конвейерная обработка информации

Рисунок 8.10 - Конвейерная обработка информации

В системе с конвейерной обработкой информации имеют место 2 параллельных процесса:

1. формирование адреса следующей микро команды.

2. выполнение операций в процессорном элементе.

При этом задержки t_S и t_NC совмещаются, а задержки установки RG t_A и конв. RG примерно одинаково. При этом быстродействие увеличивается в 1.5-1.8 раза.

Достоинства: увеличение быстродействия при минимальных аппаратных затратах. Недостатки: наличие фазового сдвига в тех участках вычислительного процесса, в которых проводится анализ состояния процессорного элемента.

Для устранения данного недостатка используются "длинные" команды, которые занимают 2 такта.

Многоуровневая конвейерная обработка

Рисунок 8.11 - Многоуровневая конвейерная обработка

В данном случае имеет место процессор с повышенным быстродействием и управляющим памятью с относительно низким быстродействием. Устанавливается конвейер из такого количества RG, во сколько раз процессор по своему быстродействию выше, чем быстродействие управляющей памяти.

Достоинства: максимальное быстродействие при минимальных аппаратных затратах. Недостатки: наличие фазового сдвига в тех участках вычислительного процесса, в которых оценивается состояние ПЭ, для исключения недостатка во все RG записывается одна и та же микро команда, или работа всего устройства идет через регистр Рr_i.

Память с расслоением.

В этом случае выбирается столько слоев в памяти во сколько раз быстродействие ПЭ больше быстродействия управляющей памяти.

Достоинства и недостатки те же. Недостатки устраняются путем записи одной и той же команды в 2-х ячейках памяти.

Рисунок 8.12 - Схема памяти с расслоением

Вычислительные системы с переменной длительностью цикла

1 - это логические операции.

2 - арифметические операции без формирования признаков состояния.

3 - арифметические команды с анализом, и формированием признаков.

В структуру микро команды добавляется 2 разряда (или более), которые несут информацию о том, какие операции выполняются в данный момент. Данные операции управляются ГТИ, обеспечивающего формирование соответствующей временной диаграммы.

Дата добавления: 2015-04-29