Реклама

Наш канал:

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера. стр.216

Затем требуется специальная информация для восстановления предыдущего состояния машины — адрес начала прежней области локальных переменных и старое значение регистра PC. Они сохранены непосредственно над областью локальных переменных под новым стеком. Наконец, вызывается следующий код операции, значение регистра PC увеличивается, происходит переход к циклу Mai ni, и начинается выполнение следующей команды.

IRETURN — простая команда без операндов. Эта команда просто обращается к первому слову области локальных переменных, чтобы извлечь информацию для возвращения к прежнему состоянию. Затем она восстанавливает предыдущие значения регистров SP, LV и PC и копирует результат выполнения процедуры из нового стека в предыдущий стек, как показано на рис. 4.11.

Разработка уровня микроархитектуры

При разработке уровня микроархитектуры (как и при разработке других уровней) постоянно приходится идти на компромисс. У компьютера есть много важных характеристик: быстродействие, стоимость, надежность, простота использования, объем потребляемой энергии, физические размеры. При разработке центрального процессора очень важную роль играет правильный выбор между быстродействием и стоимостью. В этом разделе мы подробно рассмотрим данную дилемму, покажем преимущества и недостатки каждого из вариантов, а также узнаем, какой производительности можно достичь, какова при этом будет стоимость компьютера и насколько сложным окажется аппаратное обеспечение.

Быстродействие и стоимость

С развитием технологий быстродействие компьютеров стремительно растет. В основном этот процесс проходит благодаря увеличению скорости работы микросхем, хотя архитектурный фактор также оказывает на него определенное влияние. Существует три основных подхода, которые позволяют увеличить скорость выполнения операций:

1. Сокращение количества циклов, необходимых для выполнения команды.

2. Упрощение организации машины таким образом, чтобы можно было сделать цикл короче.

3. Одновременное выполнение нескольких операций.

Первые два подхода очевидны, но существует огромное количество различных вариантов разработки, которые могут значительно повлиять на число циклов, период или (что бывает чаще всего) на то и другое вместе. В этом разделе мы приведем пример того, как кодирование и декодирование операции могут действовать на цикл.

Число циклов, необходимых для выполнения набора операций, называется длиной пути. Иногда длину пути можно уменьшить с помощью дополнительного аппаратного обеспечения. Например, если к регистру PC добавить схему инкре мента (по сути, сумматор, у которого один из входов постоянно связан с единицей), то нам больше не придется использовать для увеличения значения РС на единицу АЛУ и, следовательно, количество циклов сократится. Однако такой подход не настолько эффективен, как хотелось бы. Часто в том же цикле, в котором значение РС увеличивается на 1, происходит еще и операция чтения, и следующая команда в любом случае не может начаться раньше, поскольку она зависит от данных, которые должны поступить из памяти.