АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ ЭВМ Лекция 5: Уровень микроархитектуры ВМиК МГУ им. М.В. Ломоносова, Кафедра АСВК Чл.-корр., профессор, д.ф.-м.н. Королёв Л.Н., - презентация

1 АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ ЭВМ Лекция 5: Уровень микроархитектуры ВМиК МГУ им. М.В. Ломоносова, Кафедра АСВК Чл.-корр., профессор, д.ф.-м.н. Королёв Л.Н., Ассистент Волканов Д.Ю.

2 2 План лекции Организация АЛУ Основные оптимизации быстродействия Примеры микроархитектур

3 3 Уровни архитектуры Цифровой логический уровень Уровень микроархитектуры Уровень архитектуры набора команд Уровень операционной системы Уровень ассемблера

4 4 Тракт данных Входные сигналы F0 и F1 задание операции; ENA и ENB для разрешения входных сигналов INVA – инверсия левого хода INC – перенос бита в младший разряд

5 5 Примеры сигналов

6 6 Синхронизация тракта данных

7 7 Сигналы управления 9 сигналов для записи данных с шины С в регистры; 9 сигналов для разрешения передачи регистров на шину B и в АЛУ; 8 сигналов для управления АЛУ и схемой сдвига; 2 сигнала, кот. указывают, что нужно осуществить запись или чтение через MAR/MDR 1 сигнал, кот. указывает, что нужно осуществить вызов из памяти через регистры PC/MBR

8 8 Цикл тракта данных Передача зн-ий рег-ров на шину B Прохождение этих сигналов через АЛУ и схему сдвига Передача полученных рез-тов на шину C Запись их в нужные регистры (*) считывание данных из памяти.

9 9 Микрокоманда Addr – адрес след. команды; JAM – определение того, как выбирается след. команда; ALU – ф-ции АЛУ и схемы сдвига; C – выбор регистров, кот. записываются с шины C; Mem – ф-ции памяти; B – выбор источника для шины B

10 10 Полная диаграмма The Mic-1

11 11 Основные оптимизации (1) Снижение количества микрокоманд 3-шинная архитектура Блок выборки команд Упреждающая выборка команд Конвейер

12 12 Основные оптимизации (2) Переупорядочивание микрокоманд Подмена регистров Прогнозирование ветвлений Спекулятивное выполнение

13 13 Снижение количества микрокоманд

14 14 3-шинная архитектура

15 15 Блок выборки команд A fetch unit for the Mic-1.

16 16 Проблемы конвейра RAW- взаимосвязи WAR- взаимосвязи WAW- взаимосвязи

17 17 Переименование регистров и переупорядочивание микрокоманд

18 18 Спекулятивное Выполнение (a) Фрагмент программы. (b) Блок схема.

19 19 NetBurst Микроархитектура

20 20 The NetBurst Конвейер

21 21 Планировщики АЛУ АЛУ1 и блок смещения оп-ций с пл. точкой АЛУ2 и блок исполнения оп-ций с пл. точкой Команды загрузки Команды сохранения

22 22 Микроархитектура UltraSPARC III Cu

23 23 UltraSPARC III Cu конвейер

24 24 Микроархитектура 8051 ЦПУ

25 25 Спасибо за внимание!