Жедел жадыға бағытталған мөлтекүрдісшілер сәулеті

«жады- жады» типіндегі МҮ тезәрекетін бағалағанда, физикалық іске асырылуын, элементтерді және олардың арасындағы байланысты ескеру қажет. Интегралды сұлбалардағы логикалық элементтердің жоғары жылдамдығы МҮ-ң жоғары жылдамдықта жұмыс істеуін әрдайым қамтамасыз ете алмайды, себебі баспалы платалардағы индуктивтісыйымдылықтың үлкен шама параметрлерінің байланысы дабылдарды еш бұрмалаусыз беруге мүмкіндік береді. Қазіргі заманғы МҮ-ң жоғарғы деңгейлі технологиялары үлкен интегралды жүйелердің көлемдерін бірнеше микрондарға дейін кішірейтіп, байланыстардың паразитті параметрлерін азайтты. Сондықтан да регистрлер блогы мен стектерді арифметика-логикалық блоктардан бөліп қарастыруға мүмкін болып отыр және сонымен қатар біріккен жоғары жылдамдықты жұмысты қамтамасыз етеді. Бір кристаллды МҮ-ді құрғанда тіркелетін ӨЖЖҚ және ЖЖҚ МҮЖ тәжірибелік түрде бір параметрлері бар. ЖЖҚ жұмысының жылдамдығын жоғарылату тіркегіштер жиындарын және микроүрдісшілердің криссталындағы стектерін өшіруге мүмкіндік береді және командалардың жүйесін дамыту ресурстерін қолданады. Жұмысшы тіркегіштерді және ЖЖҚ стегін ұйымдастыру ақпарататты тарату жылдамдығын азайтуға әкеледі, алайда бұл кезде регистрлік және стектік жадының ақпараттық сыйымдылық аумағындағы шешімнің жалпы эффектілігі жоғарылайды, командалар және үзілістер жүйесінің даму мүмкіндігі жоғарылайды.

Жедел жадыға негізделген мөлтікүрдісші сәулеті МҮ кристалл ауданының үнемделуін қамтамасыз етеді. Бұл жағдайда кристаллдағы тіркегіштерде бастапқы файлдардың тіркеуші-көрсеткіштері ғана бөлінеді. Қалған тіркегіштерді адрестеу арнайы командадағы көрсеткіш-код жылжуын көрсету арқылы іске асырылады. Жұмысшы тіркегіштерге қол жеткізу бұл жағдайда жұмысшы тіркегіште жазылатын үрдістің уақыттық шығындарын жасауға тырысып, жылдамдығы төмендейді. Алайда мұндай архитектурасы бар мөлтікүрдістегі контекстік ауысып қосу тез өтіп жатады, үзу кезінде жадының жұмыс аумағындағы тіркегіш-көрсеткіші мазмұнының мағынасын ғана өзгертуге болады.

МҮ сәулеті өзге ерекшелігі, жедел жадыға бағытталған екі адресті командалар қалпы болып табылады. Бұл МҮ-де барлық екіоперандты командалардың нәтижесінің ұяшықтарының функцияларын орындаушы арнайы жинақтық тіркегіші жоқ. Нәтиже 1.6,а суретте көрсетілген мысалдғы алгоритммен сәйкестеліп құралады,мұндағы Х және Y нөмірлеріндегі жадыдағы екі ұяшықтарының құрамын қосу операциясы «ХY қосу» командасы арқылы іске асырылады.

• 
  Y жіберу операнды командасын Рг ішкі тіркегішіне,
  
• 
  Рг ішкі регистрлерінің қосу командаларының құрамын Х жады ұяшығын және Х ұяшықтарының нәтижелері. (1.6,б).
  

1.6-сурет. Ішкі тіркегіштердің құрамын қосу командасы

Бірінші жағдайда жоғары деңгейлі тілдер компиляторлары үшін бағдарламаларды компиляциялауда шамаларды айнымалыларға мән беру шарты әлдақайда жеңілдейді, осы арқылы объектілік бағдарламалардың қысқа модульдері алынады.

Контекстілерді ауыстыру мүмкіндіктерін қолдану және МҮ сәулетінің оперативті жадыға бағытталған шексіз жұмыс аумағы, нақты уақыт масштабында жұмыс істейтін МҮЖ-де оңай қолдануға мүмкіндік береді.

Жедел жадыға бағытталған МҮ-ң сәулетінің негізгі артықшылығы ретінде БҚ(ПО)-ң жасау уақытын азайтатын жүйенің даму мүмкіндігін жатқызуға болады. Бұл жерде даму мағынасында жүйенің функционалдық бағдарлама модулі түрінде және бағдарламалық- аппараттық және аппараттық құрылғылар, яғни оларды аппаратуралық құрылғыларды дамыту шамасының жүйесін қолдануға болады.

Таралған басқару жүйелерi нақтылы иерархиялық құрылымдарда сыюы керек болатын жартылай автономды контроллерлердiң қолдануын жиi талап етедi. Соған қарамастан жадыға бағытталған МҮ сәулеті бір деңгейде орналасқан бақылағыштар арасындағы табиғи және тиімді интерфейсті қамтамасыз етеді, ал бақылағыштар арасындағы байланыс құрылымы дамыған ақпараттық магистральдар есебі арқылы қамтамасыз етілуі мүмкін.

МҮ НЕГІЗГІ ТИПТЕРІНІҢ НЕГІЗГІ ЕРЕКШЕЛІКТЕРІ.

8- разрядты МҮ-ні ұйымдастыру. Көпкристалды (секциялы)СМҮ – 2,4,6,8 немесе 16 битті секция разрядтылығы әртүрлі және өзгермелі разрядты сөздері бар үрдісшіні құру үшін нұсқаулар жиынтығы. СМҮ нақты қолдануға бағытталған нұсқаулар жиынтығы бар арнайы үрдісшілерді құруға мүмкіндік береді. Мұндай арнайы үрдісшілердің әр нұсқаулары ЖМҮ(СМП)-ң кезектескен нұсқауларынан тұрады. Бұл жағдайда ЖМҮ нұсқауларын микронұсқаулар деп атау қабылданған, ал үрдісшінің нұсқауын жасау үрдісі- мкробағдарламалау деп аталады.

ЖМҮ қолданылуының ыңғайлығы қандай да бір қиындықтармен байланысты: үрдісшінің нұсқауын микробағдарламалау қажет етіледі. Сондықтан да ең кең таралған ол ЖМҮ. Сол уақытта, ЖМҮ-н тұратын үрдісшінің нұсқаулары микробағдарламалау арқасында, оның максимал өнімділігіне жетуге болады. Бұл бағыттағы ең перспективті болып, RISC қысқартылған нұсқаулар жиынтығын жасау болып табылады (ағыл. Reduce Instruction Set).

RISC сәулетіндегі микроүрдісшілер. МҮ сәулетін дамытудың екі түрі бар. Оның біріншісі алғашқы үрдісшілер моделіне жатады және МҮ CISC(Complete Instruction Set Computer) сәулеті атына ие - бұл толық нұсқаулар үрдісшілері болып есептеледі. Оларға 80.86 үрдісшілерінің тобы жатады. Бұл тіркеушілердің құрамы мен бағыты біртекті емес, командалардың кең таралуы нұсқауларды декодтауды күрделендіреді. Нұсқауларды орындайтын тактілер саны да өседі.

80.86 үрдісшілері күрделі командалар жүйесіне ие, сонымен қатар оны МҮ 8-16 разрядында қолдану төзімді болып келеді. 80 жылдардың басында CISC сәулеті «бір криссталда бір үрдісші» жаңа идеясын іске асыру үшін үлкен бөгет болды, себебі «дәстүрлі» командалар тізбегімен жұмыс жасау үшін өте күрделі орталық басқару құрылғысы қажет етілді, ол бүкіл криссталдың 60% ауданын алып жатты.

80.86 тобындағы үрдісшілер і80486 дан бастап CISC құрамалы сәулеті қолданылады- ол RISC ядросына ие. RISC сәулеті – қысқартылған нұсқаулар компьютерлері ең алғаш 1979жылы IBM801 шағынкомпьютерінде іске асырылды. Оның ішінде үш негізгі принциптер жүзеге асырылды:

- дамыған компилятор көмегімен жоғары деңгейлі тілді қолдау үшін жүйеге бағытталу;

- аппаратты құралдармен толық жүзеге асырылатын нұсқауларды қолдану үшін қарапайым жиын қолдану;

- бір такт ішінде үрдісші көмегімен көп нұсқауларды орындауға мүмкіндік беретін кіріс-шығыс жадын ұйымдастыру.

RISC сәулеті бар алғашқы микроүрдісшілері 80жылдың басында Калифорниялық және Стандфорд университеттерінде жасалынған болатын. Бұл МҮ-ні жасаушылар ең аз күрделікте ең жоғарғы өнімділікке жету мақсатын алдына қойды. Мәселені шешу жолында екі шешім табылды.

Бiрiншiсi ол жадыға қатысты сандарды азайту тіркегіш файлдар арқылы сыйымдылықты азайту және оны тіркегіш терезе түрінде ұйымдастыру. Бұл негізде жасалынған сәулет ең алғаш рет  МП RISC І-де іске асырылған.

Өзге жолы, ол конвейердің кешігулерін нұсқауларды тізбектеу арқылы тыйу және компилятордың тиімді көмегі арқылы МП тіркегіштерін қарқынды түрде қолдану. Бұл әдісті іске асырушы сәулет алғаш рет Стэнфордта өңделіп, қолданысқа ие болған еді.