Реклама

Наш канал:

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера. стр.243

Следует упомянуть, что следующая команда, команда 5, не конфликтует ни с одной из завершенных команд. Ее можно было бы декодировать и выдать, если бы в нашей системе не требовалось, чтобы команды выдавались строго по порядку.

Посмотрим, что происходит в цикле 3. Команда 2, а это команда сложения (два цикла), завершается в конце цикла 3. Но ее результат не может быть сохранен

в регистре КА (который тогда освободится для команды 4). Почему? Из-за необходимости записи результатов в регистры в соответствии с порядком выполнения программы. Но зачем? Что плохого произойдет, если сохранить результат в регистре КА сейчас и сделать это значение доступным?

Ответ на этот вопрос очень важен. Предположим, что команды могут завершаться в произвольном порядке. Тогда в случае прерывания будет очень сложно сохранить состояние машины так, чтобы его можно было потом восстановить. В частности, нельзя будет сказать, что все команды до какого-то адреса были выполнены, а все команды после этого адреса выполнены не были, как было бы при так называемом точном прерывании, которое является желательной характеристикой центрального процессора [147]. Сохранение результатов в произвольном порядке делает прерывания неточными, и именно поэтому в некоторых машинах требуется соблюдение жесткого порядка завершения команд.

Вернемся к нашему примеру. В конце цикла 4 результаты всех трех команд могут быть сохранены, поэтому в цикле 5 может быть выдана команда 4, а также недавно декодированная команда 5. Всякий раз, когда завершается какая-нибудь команда, блок декодирования должен проверять, нет ли простаивающей команды, которую уже можно выдать.

В цикле 6 команда 6 простаивает, потому что ей нужно записать результат в регистр Ш, а регистр Ш занят. Выполнение команды начинается только в цикле 9. Чтобы завершить всю последовательность из 8 команд, требуется 15 циклов из-за многочисленных ситуаций взаимозависимости, хотя аппаратура способна выдавать по две команды за цикл. По колонкам «Выдача» и «Завершение» табл. 4.11 видно, что все команды выдаются из блока декодирования по порядку и завершаются эти команды тоже по порядку.

Рассмотрим альтернативный подход: выполнение с изменением последовательности. В такой системе выполнение команд может начинаться в произвольном порядке и завершаться также в произвольном порядке. В табл. 4.12 показана та же последовательность из восьми команд, только теперь разрешен произвольный порядок выдачи команд и сохранения результатов в регистрах.

Первое различие встречается в цикле 3. Несмотря на то, что команда 4 -простаивает, мы можем декодировать и запустить команду 5, поскольку она не создает конфликтной ситуации ни с одной из выполняющихся команд. Однако пропуск команд порождает новую проблему. Предположим, что команда 5 использует операнд, который вычисляется пропущенной командой 4. При текущем состоянии счетчика обращений мы этого не заметим. В результате нам придется расширить счетчик обращений, чтобы следить за записями, которые совершают пропущенные команды. Это можно сделать, добавив еще одно битовое отображение, по одному биту на регистр, для контроля за записями, которые делают простаивающие команды (эти счетчики в таблице не показаны). Правило запуска команд следует расширить, с тем чтобы предотвратить запуск команды, операнд которой должен был быть записан предшествующей, но пропущенной командой.