Реклама

Наш канал:

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера. стр.228

Можно рассматривать схему на рис. 4.22 не вертикально (по колонкам), а горизонтально (по рядам). При выполнении команды 1 в цикле 1 функционирует блок выборки команд. В цикле 2 значения регистров помещаются на шины А и В. В цикле 3 работают АЛУ и схема сдвига. Наконец, в цикле 4 полученные результаты сохраняются в регистрах. Отметим, что имеется 4 доступных устройства и во время каждого цикла определенная команда использует только одно из них, оставляя свободными другие устройства для других команд.

Рис. 4.22. Графическая иллюстрация работы конвейера

Проведем аналогию с конвейером на заводе, производящем автомобили. Чтобы изложить суть работы такого конвейера, представим, что ровно каждую минуту звучит гонг, и в этот момент все автомобили передвигаются по конвейеру на один шаг. На каждом шаге рабочие выполняют определенную операцию с автомобилем, который оказывается перед ними, например ставят колеса или тормоза. При каждом ударе гонга (это — 1 цикл) очередная заготовка поступает на конвейер и один собранный автомобиль сходит с конвейера. Таким образом, завод выпускает один автомобиль в минуту независимо от того, сколько времени занимает сборка одного автомобиля. В этом и состоит суть конвейера. Такой подход в равной степени применим и к процессорам, и к автомобилям.

Семиступенчатый конвейер — микроархитектура Міс-4

Мы не упомянули о том факте, что каждая микрокоманда выбирает следующую за ней. Большинство из них просто выбирают очередную команду в текущей последовательности, но последняя из них, например БУ^арб, часто совершает меж-уровневый переход, который останавливает работу конвейера, поскольку после этого перехода вызывать команды заранее уже бессмысленно. Поэтому нам нужно придумать лучшую технологию.

Следующая (и последняя) микроархитектура — Міс-4. Ее основные компоненты представлены на рис. 4.23, но большая их часть не показана, чтобы сделать схему более понятной. Как и Міс-3, эта микроархитектура содержит блок выборки команд (ІРІЛ), который заранее вызывает слова из памяти и сохраняет различные значения МЕЖ.

Рис. 4.23. Основные компоненты микроархитектуры Міс-4

Блок выборки команд передает входящий поток байтов в новый компонент — блок декодирования. Этот блок содержит внутреннее ПЗУ, которое индексируется кодом IJVM-операции. Каждый элемент (ряд) блока состоит из двух частей: поля длины IJVM-команды и индекса в другом ПЗУ — ПЗУ микроопераций. Длина IJVM-команды нужна для того, чтобы блок декодирования мог разделить входящий поток байтов и установить, какие байты являются кодами операций, а какие — операндами. Если длина текущей команды составляет 1 байт (например, длина команды POP), то блок декодирования определяет, что следующий байт — это код операции. Если длина текущей команды составляет 2 байта, блок декодирования определяет, что следующий байт — это операнд, сразу за которым следует другой код операции. Когда появляется префиксная команда WIDE, следующий байт преобразуется в специальный расширенный код операции, например, WIDE плюс IL0AD превращается в WIDEILOAD.