Реклама

Наш канал:

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера. стр.258

Такое внутреннее сходство не случайно, причиной его являются вовсе не постоянные переходы инженеров из одной компании Кремниевой долины в другую. Когда мы рассматривали микроархитектуры Mic-З и Mic-4, мы видели, что достаточно просто построить конвейеризированный тракт данных с двумя регистрами в качестве источников, в котором значения этих регистров проходят через АЛУ, а результат сохраняется в регистре. На рис. 4.22 представлено графиче ское изображение такого конвейера. Для современной технологии это наиболее эффективная система.

Главное различие между Pentium 4 и UltraSPARC III состоит в том, как передаются ISA-команды функциональному блоку. Компьютеру Pentium 4 приходится разбивать CISC-команды, чтобы преобразовать их в 3-регистровый формат, необходимый для функционального блока. Именно этот процесс показан на рис. 4.32 — разбиение больших команд на маленькие микрооперации. Машине UltraSPARC III не нужно ничего делать, поскольку ее исходные команды уже представляют собой удобные и компактные микрооперации. Вот почему большинство новых архитектур ISA относятся к типу RISC, который обеспечивает оптимальное сочетание набора команд и внутреннего механизма их выполнения.

Полезно сравнить нашу последнюю разработку, микроархитектуру Mic-4, с этими тремя реальными машинами. Mic-4 больше всего напоминает Pentium 4. Обе системы интерпретируют команды, не являющиеся RISC-командами. Для этого обе системы разбивают команды на микрооперации, в которых указаны код операции, два входных и один выходном регистр. В обоих случаях микрооперации помещаются в очередь для дальнейшего выполнения. В Mic-4 микрооперации запускаются строго по порядку, выполняются строго по порядку и завершаются тоже строго по порядку. В Pentium 4 микрооперации запускаются по порядку, выполняются в произвольном порядке, а завершаются опять-таки по порядку.

Сравнивать Mic-4 и UltraSPARC III некорректно, поскольку команды системы UltraSPARC III — это RISC-команды (то есть 3-регистровые микрооперации). Их не нужно ни разбивать, ни объединять. Их можно выполнять в том виде, в котором они есть, каждую за один цикл тракта данных.

По сравнению с Pentium 4 и UltraSPARC III, микросхема 8051 очень проста. Ее микроархитектура больше напоминает RISC, чем CISC, поскольку простые команды выполняются в ней за один цикл без разбивки на составные части. Ни конвейеризация, ни кэширование в 8051 не предусмотрены. Команды запускаются, выполняются и возвращают результаты по порядку. По своей простоте процессор 8051 напоминает Mic-1.

Краткое содержание главы

Основным компонентом любого компьютера является тракт данных. Он содержит несколько регистров, одну, две или три шины, а также один или несколько функциональных блоков, например АЛУ и схему сдвига. В основном цикле вызываются несколько операндов из регистров и передаются по шинам к АЛУ и другому функциональному блоку на выполнение. После завершения операции результаты вновь сохраняются в регистрах.

Тракт данных может управляться контроллером последовательности, который вызывает микрокоманды из управляющей памяти. Каждая микрокоманда содержит биты, управляющие трактом данных в течение одного цикла. Эти биты определяют, какие операнды нужно выбрать, какую операцию выполнить и что делать с результатами. Кроме того, каждая микрокоманда указывает на следующую