Регистровый трёхадресный ассемблер

Блок (сегмент) векторных регистров

Цикл I от 1 до N

С[i]A[i]+B[i];

кц;

Эта структура приводит к необходимости индексировать элементы массива:

A[i]=A[0]+i*L;

ii+1;

Таким образом, для доступа к элементам массива выполняется много дополнительных операций.

5.3 Идеи, лежащие в основе CRAY процессора.

В 7О-х годах бывший сотрудник и один из руководителей фирмы CDC Seymour Cray (Сеймур Крей) организовал собственную фирму, которая занялась проектированием сверхбыстродействующей ЭВМ, известной под названием Cray -1 с быстродействием, превосходящим 150 млн. операций в секунду и с широким использованием новой интегральной технологии

В основу нового процессора были положены следующие идеи:

Помимо обычных регистров в процессоре предусматривался блок векторных регистров, предназначенных для обработки массивов за одну машинную команду с широким использованием конвейеров арифметических операций:

Векторный блок состоял из восьми 64-элементных векторных регистров, которые предназначались для хранения восьми операндов-векторов. Каждый такой операнд состоял из 64 компонент (элементов). В свою очередь каждый компонент представлял собой 64-разрядное слово, в котором хранилось число с плавающей или фиксированной точкой. В системе команд были предусмотрены специальные операции, в качестве операндов которых выступали многокомпонентные векторы. Не во всех задачах требуется обрабатывать 64-элементные векторы. Специальный управляющий регистр центрального процессора позволял указывать требуемую размерность. Этот регистр был программно-управляемым, что позволяло в процессе вычислений изменять размерность обрабатываемых векторов. Кроме того, в центральном процессоре предусматривался регистр маски, с помощью которого можно было блокировать выполнение арифметических действий над некоторыми компонентами вектора.

Для получения лучших временных характеристик большинство машинных команд было реализовано как команды с регистровыми операндами.

Система команд машины Сгау-1 прямо отражает регистровую структуру центрального процессора, своеобразие связей функциональных модулей с операционными регистрами и связи их с главной памятью. Команды машины Сгау-1 двух форматов: короткие команды - 16 разрядов и длинные - 32 разряда.

Семь первых разрядов определяют код операции, затем следуют трехразрядные поля i, j, k, определяющие соответственно номер регистра результата и номера регистров исходных операндов.

5.3.3 Регистровая буферизация и «прозрачная память»

Следуя регистровой идеологии, разработчики CRAY организовали буфера операндов в виде групп регистров общего назначения.

В состав регистровой памяти центрального процессора входят две группы вспомогательных буферных регистров, сокращающих число обращений к главной памяти. В первую группу входят 64 так называемых В - регистра, которые служат для накопления операндов, поступающих из А - регистров или направляемых в А - регистры из главной памяти. Во вторую группу входят 64 буферных регистра операндов, связанных с S-регистрами. Они называются Т-регистрами и служат тем же целям в отношении главной памяти, что и В - регистры. Совместно В- и Т- регистры можно рассматривать как единый буфер для хранения часто используемых операндов и их адресов.

Для объяснения механизма «прозрачной памяти» рассмотрим фрагмент программы для сложения двух чисел:

Загрузить 9,В;

Загрузить 11,С;

Сложить 7,9,11;

Команде «Сложить» предшествуют две команды загрузки содержимого из ОП в регистры - устранение этих команд из программы привело бы к значительному повышению эффективности процессора. Идея «прозрачной памяти» заключается в совмещении во времени этапа выборки команды из оперативной памяти центральным процессором и загрузки в регистр содержимого по указанному адресу процессором оперативной памяти.

Схема работы «прозрачной памяти» приведена на рис. 5.1

	А1

S1

Схема работы процессора оперативной памяти CRAY

Рис 5.1

Дата добавления: 2015-04-25