Классификация процессоров

 
42 
случае  говорят  об универсальных  (общего  назначения)  и  специализированных 
(ПВВ, графические, математические, обработки сигналов) процессорах. Первые 
призваны  решать  различные  задачи  и  имеют  широкую  область  применения, 
тогда  как  вторые  ориентированы  на  решение  узкого  круга  задач. 
Универсальные  процессоры  характеризуются:  способностью  обрабатывать 
большое число команд; системой команд (СК): если система команд позволяет 
решить  любую  задачу,  то  процессор  универсальный.  Нужно  анализировать 
систему команд на ее сбалансированность, формы данных, способы адресации. 
Хотя универсальность процессора – вопрос относительный. 
Также  можно  выделить  центральные,  периферийные  и  сервисные 
процессоры.  Центральный  процессор  осуществляет  общее  управление 
вычислительной системой: производит основную обработку данных, обмен ими 
с  другими  элементами  ВС,  а  также  управляет  работой  элементов  ВС. 
Периферийный  процессор  выполняет  лишь  часть  функций  вычислительной 
системы:  управляет  и  обменивается  данными  с  устройствами  ввода-вывода 
(процессор  ввода-вывода),  может  участвовать  в  вычислительном  процессе 
(обрабатывать часть данных). Сервисный (обслуживающий) процессор обычно 
не  участвует  в  основном  вычислительном  процессе  и  выполняет  функции 
контроля  и  обслуживания:  выполняет  инструментальные  функции  (доставка  и 
отладка  программного  обеспечения,  настройка  оборудования),  осуществляет 
контроль  правильности  функционирования  системы,  измерение  параметров 
окружающей среды (температура, влажность), напряжения питания и т.п. В ВС 
один и тот же процессор может выполнять функции как периферийного, так и 
сервисного процессора. 
Степень  функциональной  гибкости,  или  возможность  настройки 
процессора  на  выполнение  конкретной  функции  из  допустимого  множества  в 
каждый  момент  времени,  определяется  возможностью  и  оперативностью  его 
программирования.  Если  в  процессе  эксплуатации  функция  может  быть 
перенастроена, 
то 
такой 
процессор 
называется 
программируемым 
(programmable processor), в  противном  случае  мы  имеем  дело  с 
непрограммируемым, "жестким" устройством (dedicated processor – близкий, но 
не  точный  термин,  другой  возможный  вариант – hardware accelerator). 
Сложность  механизма  программного  управления  может  изменяться  в  очень 
широких пределах.  
Рассмотрим пример. Промышленность выпускает большое число тактовых 
генераторов, часть из которых может формировать различные наборы частот в 
зависимости от состояния управляющих входов или записанных в специальные 
запоминающие  ячейки  кодов  коэффициентов  деления.  Если  пользователю  в 
составе  системной  платы  ПК  генератор  попадает  с  жестко  запаянными 
значениями  на  входах  (или  с  запрограммированными  в  ячейках  кодами  без 
интерфейса  для  их  изменения),  то  такое  устройство  следует  считать 
специализированным ("жестким")  процессором.  Если  же  на  вашей  плате 
установлены  переключатели  для  задания  частоты,  то  мы  имеем  дело  с 

 
43 
программируемым устройством. Конечно, обычно тактовый генератор, пускай 
и  программируемый,  процессором  не  называют.  Но  разве  кто-то  может 
однозначно провести границу функциональной сложности в этом вопросе?  
По  способу  реализации  процессоры,  прежде  всего,  следует  делить  на 
аппаратно-реализованные  (или  аппаратные, hardware) и  программно-
реализованные (соответственно, программные, software). Каждая из указанных 
групп  реализаций,  в  свою  очередь,  имеет  множество  вариантов.  Вполне 
пригодным  для  практического  использования  критерием  программной 
реализации  процессора  следует  считать  наличие  в  его  составе  хотя  бы  одной 
программно-реализованной части. 
Как  на  практике  классифицировать  способ  реализации  устройства  по 
аппаратно-программному признаку? Довольно часто программную реализацию 
связывают  с  использованием  принципа  программного  управления  при 
проектировании  устройства.  Также  широко  распространено  мнение  об 
обязательном  свойстве  последовательной  интерпретации  управляющей 
информации  устройством  для  отнесения  его  к  разряду  программно-
реализованных. 
Общим  критерием  аппаратной  или  программной  реализации  устройства 
(функции)  предлагается  считать  степень  избыточности  присутствующей  в 
устройстве регулярной структуры (блока постоянной или оперативной памяти, 
логической матрицы, операционных элементов и т.д.). Из данного определения 
следует, что не только организация управляющей части устройства определяет 
способ 
его 
реализации. 
Например, 
табличный 
функциональный 
преобразователь  также  может  быть  отнесен  к  категории  программных 
устройств.  Явным  случаем  аппаратной  реализации  является  отсутствие  в 
устройстве  регулярных  структур  вообще  (нерегулярная  "жесткая"  логика,  или 
по-другому, "клубок  схем").  На  практике  сегодня,  в  силу  ряда  причин, 
устройство  создают  на  основе  избыточных  регулярных  структур,  а  затем 
фиксируют его в получившемся виде, либо выполняют еще один шаг – удаляют 
неиспользованные  элементы  регулярной  структуры  (целевая  компиляция, 
кремниевая  компиляция  и  так  далее  в  соответствии  с  контекстом).  В  первом 
случае  мы  будем  иметь  дело  с  программно-реализованным  устройством,  во 
втором  случае  программно-реализованная  версия  на  этапе  проектирования 
заменяется аппаратной реализацией ("жесткая логика").  
Таким  образом,  можно  говорить  о  четырех  базовых  вариантах 
процессоров:  
•  "жесткий" (непрограммируемый)  процессор  с  аппаратной  реализацией 
(dedicated hardware processor);  
•  программируемый  процессор  с  аппаратной  реализацией (programmable 
hardware processor);  
•  "жесткий"  процессор  с  программной  реализацией (dedicated software 
processor);  

 
44 
•  программируемый 
процессор 
с 
программной 
реализацией 
(programmable software processor).  

жүктеу/скачать 3,23 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: