загрузка...
загрузка...
На головну

Паралелізм роботи основних пристроїв ЕОМ

Внутріпроцессорний паралелізм

У процесі вдосконалення процесорів обчислювальних машин було пройдено багато етапів розвитку внутріпроцессорного паралелізму:

- Організація паралельної роботи основних пристроїв - арифметико-логічного пристрою (АЛП), пристрою керування (УУ), оперативної пам'яті (ОП) за рахунок введення пристроїв проміжного зберігання оброблюваної інформації - виникнення конвеєра виконання команд;

- Поділ АЛП на функціональні пристрої (ФУ) виконання окремих операцій (наприклад, складання, множення, ділення) і організація паралельної роботи ФУ;

- Організація конвеєрного виконання операцій в ФУ;

- Організація суміщеного виконання кількох потоків команд в обробному вузлі процесора за рахунок чергування вибірки команд для виконання з різних потоків для ефективного завантаження ФУ;

- Організація паралельного виконання декількох потоків команд в обробному вузлі процесора за рахунок використання в ньому кількох комплектів обладнання ( "багатоядерність")

У найперших ЕОМ основні пристрої - ОП, УУ, АЛУ працювали послідовно.

Спочатку здійснювався вибір поточної команди програми з оперативної пам'яті. Пристрої УУ і АЛУ простоювали.

Потім виконувалася дешифрування в УУ обраної команди і визначалися адреси знаходження в ОП операндів, необхідних для її виконання в АЛП (або адреса в ОП команди, на яку слід передати управління). ОП і АЛУ простоювали.

На наступному етапі знову працювала ОП - виконувався вибір операндів або першої зазначеної команди з нової послідовності команд. УУ і АЛУ простоювали.

Потім з використанням обраних операндів команда виконувалася в АЛУ (якщо вона не була командою передачі управління). ОП і УУ простоювали.

Останнім етапом було здійснення запису в ОП результату виконаної в АЛУ команди (якщо запис передбачалася в команді). УУ і АЛУ простоювали.

Після здійснення зазначених етапів виконання команди починався аналогічний цикл дій для виконання наступної команди. Простої в роботі основних пристроїв ЕОМ були досить значними.

Введення двох нових структурних рішень дозволило ліквідувати простої в роботі основних пристроїв ЕОМ і забезпечити їх паралельну роботу. Цими рішеннями були:

- Організація паралельної роботи декількох блоків оперативної пам'яті ( "розшарування" пам'яті);

- Організація буферного зберігання інформації, переданої між основними пристроями ЕОМ.

Одночасно суттєвого зменшення кількості команд в програмі і звернень до оперативної пам'яті послужило:

- Введення в пристрої управління індексних регістрів, які використовуються в автоматичному модифікації адрес операндів (наприклад, для роботи з масивами даних в програмних циклах);

- Організація автоматичного повторного вибору з буферних пристроїв проміжного зберігання інформації (без звернення до оперативної пам'яті) часто використовуваних команд і даних - організація "кеш-пам'яті".

Зменшенню кількості звернень до оперативної пам'яті сприяло також введення для часто використовуваних даних регістрів, безпосередньо вказуються в командах (регістрів "загального призначення").

Реалізація паралелізму роботи основних пристроїв ЕОМ вдало здійснена у вітчизняній універсальної ЕОМ БЕСМ-6 (1967р.), Створеної в Інституті точної механіки та обчислювальної техніки (ІТМ і ВТ) під керівництвом академіка Сергія Олексійовича Лебедєва.

Утворився в БЕСМ-6 "конвеєр команд" - паралельне виконання команд на різних стадіях їх виконання (від вибірки з ОП до виконання в АЛП і записи результату виконання в ОП) дозволив в 4 рази збільшити швидкодію машини в порівнянні з використанням послідовної роботи її основних пристроїв при тій же елементній базі і конструкції ЕОМ.

Використання в командах "прямо адресованих" регістрів було реалізовано в ряді ЕОМ IBM-360 і потім в вироблених в СРСР і країнах Ради економічної взаємодопомоги (РЕВ) ЕОМ "єдиної серії" (ЄС ЕОМ).

Вступ «-- попередня | наступна --» Конвеєрне виконання операцій
загрузка...
© om.net.ua