Микропроцессоры

Страница: 9/12

фирмы ZILOG и транспьютер Т424 фирмы INMOS. Если первые три процессора

представляют собой естественную эволюцию своих 16-битных предшествен-

ников и имеют обычную архитектуру, то в транспьютере реализован совер-

шенно новый подход к архитектуре машины. По существу, он является

RISC-процессором (компьютер со сокращенной системой команд) в отличие

от CISC-процессора (компьютер со сложной системой команд).

Транспьютер спроектирован для работы в мультиплексорной конфигу-

рации, т.е. несколько транспьютеров параллельно выполняют одну прог-

раммную задачу. Разработка RISC-процессора является попыткой отойти от

эволюционного развития ЦП с постепенным усложнением системы команд.

Несколько исследовательских организаций и университетов попытались

разработать ЦП с намного меньшим числом команд, что обеспечивает зна-

чительное повышение его производительности.

Важнейшие особенности " чистого " RISC-процессора заключаются в

однотактной работе (многочисленные обращения к памяти не предусмат-

риваются) и аппаратном управлении (выполнение команд опирается на

быстро действующие схемы, а не на микрокод в отличие от обычных МП , в

которых применяется медлительное управление через табличный микрокод,

определяющий операции ЦП в каждой команде). Промышленный выпуск

32-битных RISC-процессоров пока освоили только фирмы INMOS (транспь-

ютер) и ACORN (ARM - ACORN Mashine). Не исключено, что в архитектурах

будущих компьютеров будет преобладать данный подход для обеспечения их

более высокой производительности.

В 32-битных процессорах 80386, МС8020 и Z80000 используются

кэш-память для команд и управление памятью, о которой необходимо ска-

зать несколько слов. Очень быстрая кэш-память встроена в сам ЦП,

либо помещается между основной памятью.Большая основная память всегда

реализуется на микросхемах динамических ЗУПВ, которые хотя и дешев-

ле,но менее быстродействующие по сравнению со статическими ЗУПВ. Если

наиболее часто адресуемые команды и данные хранить в быстродействую-

щей кэш-памяти на микросхемах статических ЗУПВ, то можно ускорить

выполнение программы.

В большинстве программ наблюдается тенденция обращений к одним и

тем же адресам памяти. В кэш-памяти хранится содержимое этих адресов

вместе с самими адресами. Когда при выполнении программы потребуется

содержимое одного из этих адресов, например считывается команда прог-

раммы, кэш-память производит очень быстрое сравнение , определяя, не

соответствует ли тэг (признак) запрошенного ЦП адреса одному из храни-

мых в кэш-памяти элементов. В случае успеха (попадания) команду можно

считать из кэш-памяти, не обращаясь к медленной основной памяти. Чтобы

оправдать применение Кэш-памяти, коэффициент попаданий должен быть

достаточно высоким (обычно более 80% ). Типичный размер кэш-памяти

составляет 4 Кбайта. Очевидно, чем больше кэш-память, тем выше коэффи-

циент попаданий.

Управление памятью, введенное в 32-битные процессоры, предназна-

чается для максимального распределения областей памяти между различны-

ми программами (и их данными), а также для обеспечения защиты прог-

рамм. Это устройство может быть встроено в ЦП или быть выполнено в ви-

де отдельной микросхемы, Устройство управления памятью преобразует

формируемый ЦП логический адрес памяти в физический адрес, который и

подается в память. Следовательно, ОС передает управление от одной

программы к другой,причем обе программы разделяют один и тот же диапо-

зон логических адресов, но в физической памяти они расположены отдель-

Реферат опубликован: 29/10/2008