Структура гипотетического процессора

Лекция 3. ПРОЦЕССОРЫ В ЭВМ.

3.1.Типы процессоров. Операционная и управляющая часть.

Любая вычислительная машина имеет в своей структуре процессор как основную составляющую часть. Многообразие ЭВМ в основном определяется организацией процедуры обработки. Принято вычислительные машины разделять в зависимости от процессора: одно и много процессорные. На сегодня это деление условно, поскольку современные микропроцессоры сочетают в себе несколько процессоров. И по нормам десятилетней давности должны быть отнесены к многопроцессорной структуре. Поэтому для определенности целесообразно считать за один процессор один корпус, ориентируясь на конструктивное выполнение.

По функциям процессоры делятся на универсальные и специализированные. Первые выполняют типовой набор операций и любая задача может быть практически реализована. Вторые ориентированы в системе команд на выполнение редких специальных операций дополнительно к универсальным. Задача таких структур – оптимизировать время выполнения команд. Большинство процессоров имеют универсальную систему команд..

Простейшая структура универсального процессора предусматривает операционное устройства (сумматор), два основных регистра и регистр расширения. Последовательно передавая информацию, такая структура позволит выполнить любую операцию через сложение/вычитание и последовательное преобразование.

Специализированные схемы включают «быстрые» преобразования за счет аппаратных средств.

По способу преобразования информации: последовательные схемы, параллельные процессоры, векторные и матричные процессоры, однородные вычислительные схемы (транспьютеры)

Последовательные структуры – универсальные, обычно в процессорах последующая команда выполняется после окончания предыдущей. Режим работы не влияет на последовательность выполнения команд: предыдущая завершилась, последующая началась.

Параллельные процессоры, как правило, многопроцессорные структуры, в которых возможно выполнение операций над частями операндов: одни схемы преобразуют младшую частью, другие среднюю, третьи -старшую частью слова данных. Но разделение операнда на части сегодня уже не используется. Этот подход остался на секциях, поэтому современные параллельные процессоры обрабатывают операнды одновременно, но команды различные. Синхронизация по времени, обеспечение операндов – задача довольно сложная, она решается усложнением программы. Это направление на сегодня развивается, но не очень успешно.

Векторные процессоры – параллельное включение нескольких процессоров, как правило, для работы с комплексными переменными, где каждый процессор обрабатывает свою координату. От параллельного включения отличается тем, что задача одна, а в предыдущем случае задачи могут быть различными. Их можно отнести к специализированным по специфике команд.

Матричные процессоры сочетают в себе параллельный ряд модулей и конвейер – несколько слоев последовательного преобразования. Структура используется для ускорения выполнения сложных преобразований (вектора, матрицы и т.д.). По своему назначению относятся к специализированным структурам.

Однородные вычислительные секции. Преобразование повышения скорости преобразования информации привели к разработке однородных вычислительных сред (ОВС). ОВС имеет матричную структуру процессора, в которой каждая ячейка выполняет одну не сложную но перестраиваемую операцию. Чтобы определить эти ячейки в таких структурах устанавливают связь каждой ячейки со всеми своими соседями. На сегодня в качестве ячеек ОВС применяют транспьютеры. Вариант микропроцессора с небольшим АЛУ. Но с множеством коммутаторов, позволяющих быстро передавать операнды.

Дата добавления: 2014-01-11