Реклама

Наш канал:

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера. стр.218

Сумматор — не единственный компонент, допускающий различные варианты разработки. Практически любой компонент системы может быть спроектирован таким образом, что он будет функционировать с более высокой или с более низкой скоростью, при этом, естественно, разные модели будут различаться по стоимости. Главной задачей разработчика является определение тех компонентов системы, усовершенствование которых может максимально повлиять на быстродействие компьютера. Интересно отметить, что если какой-нибудь компонент заменить более быстрым, это не обязательно повлечет за собой рост общей производительности. В следующих подразделах мы рассмотрим некоторые аспекты разработки и возможные соотношения стоимости и быстродействия.

Одним из ключевых факторов в определении скорости работы генератора синхронизирующего сигнала является количество действий, которые должны быть сделаны за один цикл. Очевидно, чем больше действий должно быть сделано, тем длиннее цикл. Однако все не так просто, ведь аппаратное обеспечение способно выполнять некоторые операции параллельно, поэтому в действительности длина цикла зависит от количества последовательных операций в одном цикле.

Должен также учитываться объем декодирования. Посмотрите на рис. 4.5. Вспомните, что в АЛУ может передаваться значение одного из девяти регистров, и чтобы определить, какой именно регистр нужно выбрать, требуется всего 4 бита в микрокоманде. К сожалению, такая экономия дорого обходится. Схема декодера вносит дополнительную задержку в работу компьютера. Это значит, что какой бы регистр мы ни выбрали, он получит команду (и передаст свое содержимое на шину В) немного позже. Следовательно, АЛУ получает входные сигналы и выдает результат также с небольшой задержкой. Соответственно, этот результат тоже поступает на шину С для записи в один из регистров чуть позже. Поскольку задержка часто является фактором, который определяет длину цикла, это значит, что генератор синхронизирующего сигнала не сможет функционировать с такой скоростью и весь компьютер должен работать немного медленнее. Таким образом, существует определенная зависимость между быстродействием и стоимостью. Если сократить каждое слово управляющей памяти на 5 бит, это приведет к снижению скорости работы генератора. Инженер при разработке компьютера должен принимать во внимание его предназначение, чтобы сделать правильный выбор. В компьютере с высокой производительностью использовать декодер не рекомендуется, а вот для дешевой машины он вполне подойдет.

Сокращение длины пути

Микроархитектура Мю-1 имеет относительно простую структуру и работает довольно быстро, хотя эти две характеристики очень трудно совместить. В общем случае простые машины не являются высокоскоростными, а высокоскоростные

машины довольно сложны. В процессоре Mic-1 используется минимум аппаратного обеспечения: 10 регистров, простое АЛУ (см. рис. 3.18), продублированное 32 раза, декодер, схема сдвига, управляющая память и некоторые связующие элементы. Для построения всей системы требуется менее 5000 транзисторов, плюс управляющая память (ПЗУ), плюс основная память (ОЗУ).