Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Эволюция архитектур ЭВМ




Понятие процессора в современном смысле появилось в вычислительной технике не сразу. В компьютерах первого поколения устройством обработки данных являлось АЛУ, которое было связано с памятью и устройствами ввода-вывода (рис. 2. 1). Команды выполняемой программы дешифровались блоком управления, который формировал управляющие сигналы для всех устройств ЭВМ. Блок управления представлял собой цифровой автомат с жесткой логикой.

 

Такая архитектура объяснялась сравнительно простым набором машинных команд, малой номенклатурой внешних устройств, а также отсутствием жестких требований стандартизации форматов данных и команд, протоколов обмена.

В 1965 г. компанией DEC была выпущена машина PDP-8 – первый компьютер с общей шиной (рис. 2.2). В архитектуре PDP-8 и последующих моделей мини-ЭВМ к существующим функциям АЛУ добавились новые, связанные с организацией обмена по общей шине. Другими словами в этом проекте АЛУ вместе со своим устройством управления было локализовано в виде нового устройства – процессора. Кроме того, управление периферийными устройствами было организовано автономно с помощью собственных устройств управления – контроллеров. На рис. 2.2 в качестве примера внешних устройств того времени приведены устройство на магнитных дисках (НМЛ) и устройство на магнитных лентах (НМЛ).

Другим глобальным фактором, повлиявшим на архитектуру процессоров, была эволюция набора машинных команд. По мере совершенствования ЭВМ состав машинных команд расширялся в первую очередь за счет реализации сложных команд таких, как команды с плавающей точкой. Это позволяло повышать производительность ЭВМ за счет сокращения обращений к памяти, но одновременно приводило к экстенсивному росту сложности и стоимости блока управления. Такая тенденция до определенного времени была приемлема для больших и супер-ЭВМ высокой производительности. В то же время она была серьезным препятствием в стремлении выпускать недорогие компьютеры, которые могли бы найти широкое применение в различных отраслях.

Рис. 2.2

 

 

Решением обостряющейся проблемы стала интерпретация машинных команд с помощью микропрограмм, хранящихся в ПЗУ вместо использования автоматов с жесткой логикой. Компьютеры с интерпретацией команд имеют много преимуществ, основными их которых являются следующие:

· возможность исправления ошибок в микропрограммах, а также добавления новых микропрограмм без перестройки аппаратуры;

· возможность фиксации случаев неправильного выполнения команд;

· структурированная организация реализации команд позволила значительно проще и дешевле разрабатывать, тестировать и документировать микропрограммы;

· снизилась зависимость архитектурных решений от состава машинных команд.

Единственный недостаток этой технологии – это снижение быстродействия по сравнению с аппаратной реализацией устройств управления, т.к. дополнительно к задержкам распространения данных в АЛУ добавились циклы выборки микрокоманд из ПЗУ.

Первоначально интерпретация применялась в процессорах дешевых миникомпьютеров, таких как PDP. С выпуском машин IBM серии 360 интерпретация стала применяться практически во всех SISC-процессорах.

Снижение влияния состава команд повлияло на архитектурные решения. Появилась возможность в зависимости от цели проекта либо добиваться снижения стоимости, либо – большего быстродействия процессора за счет использования большего объема оборудования.

Локализация процессоров в составе компьютеров повлияла и на их архитектуру. Так типичной организацией тракта данных (блока обработки) стало использование АЛУ, связанного одной или несколькими шинами с регистрами общего назначения (РОН) (рис. 2.3). Достоинством этой универсальной структуры является возможность обработки данных при выполнении любых команд, что позволяет снизить зависимость архитектуры процессора от состава команд.

В то же время при выполнении машинных команд многие регистры имеют предопределенное назначение, что упрощает разработку микропрограмм.

В недорогих процессорах РОН и АЛУ используются как для обработки данных, так и для обработки адресов. В современных высокопроизводительных процессорах тракты обработки данных и адресов разделены, что позволяет распараллелить эти процессы.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 655; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.013 сек.