МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНСТИТУТ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОГИЙ ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ КАФЕДРА ИНФОРМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Лабораторная работа по ЭВМ и ПУ № 10 «Моделирование работы многоконвейерного процессора» Выполнил: студент гр. ИТВо-181 Шапкин В.А. _______________ (подпись) Проверил: канд. техн. наук, доцент каф. ИВТ Бабкин А.Н. ______________________ (подпись) Дата «___» _________ 2021 г. ВОРОНЕЖ 2021 ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучение структуры центрального процессора и практическая реализация основных принципов функционирования конвейеров различных типов. КРАТКАЯ ТЕОРИЯ: Любой процессор в самом общем виде можно представить состоящим из двух основных блоков: блока управления и операционного блока. Функциями блока управления являются: определение адреса следующей команды; выборка команды; интерпретация её с целью анализа формата, служебных признаков и вычисления адреса операнда; установление номенклатуры и временной последовательности всех функциональных управляющих сигналов, генерация управляющих импульсов и передача их на управляющие шины функциональных частей ЭВМ и вентили между ними; анализ результата операции и изменение своего состояния; реакцию на сигналы от внешних и внутренних устройств системы (сигналы состояния), в том числе реализацию прерываний. Функциями операционного блока являются: выполнение операции - преобразование информации в АЛУ или дополнительных блоках специальной арифметики; формирование признаков состояния. Процедура выполнения команд. Конвейер команд. Процессор работает под управлением программы, состоящей из последовательности команд. При выполнении каждой команды процессор выполняет некоторую последовательность действий, называемую циклом выполнения команды. Каждый цикл состоит из нескольких фаз. Стандартные фазы работы ЦП включают в себя: Выборка команды (ВК); Выборка операндов (ВО); Выполнение команды или арифметическая операция (АО); Запись результатов; Обработку прерывания; Изменение состояния процессора и системы в целом. Арифметический конвейер. В случае арифметического конвейера операционный блок разбивается на несколько ступеней конвейера, на каждой из которых выполняется определенная стадия операции. Уровни управления в ЭВМ. В общем случае ЭВМ работает под управлением программы, состоящей из последовательности команд. Это первый уровень управления ЭВМ пользователем. Второй уровень управления в ЭВМ – управление процессором микрооперациями. Режимы адресации операндов: непосредственный (R = 0), прямой (R = 1), косвенный (R> 2). Индивидуальное задание. Вариант 10. Условие Используя программу для симуляции многоконвейерного процессора инициализировать свой вариант (номер варианта 10, вариант кода 10, количество конвейером 2) и записать: фрагмент кода программы, таблицы последовательности выполнения процессором микроопераций для одного и нескольких конвейеров. Код программы: Таблицы: Рисунок 1. Таблица последовательностей микроопераций (одноконвейерный) Рисунок 2.1. Таблица последовательностей микроопераций (многоконвейерный) Рисунок 2.2. Таблица последовательностей микроопераций (многоконвейерный) ВЫВОД: В данной лабораторной работе было необходимо изучить моделирование работы многоконвейерного и одноконвейерного процессора. В ходе выполнения лабораторной работы было выяснено, что чем больше процессор может использовать конвейеров, тем быстрее он выполняет поставленную задачу. На примере рисунка 1 и 2 (2.1 и 2.2) видно, что при многоконвейерном режиме программа выполнилась быстрее на 2 такта.
