MIPS: Mikroprotsessor arxitekturasi

|
MIPS: Mikroprotsessor arxitekturasi
|
bet | 2/6 | Sana | 22.05.2024 | Hajmi | 221,08 Kb. | | #249954 |
Bog'liq 2-amaliy ish kompyuter arxirekturasiMIPS: Mikroprotsessor arxitekturasi
Jon Hennessi, Norman Jouppi, Stiven Przibilski, Kristofer Rouen,
Tomas Gross, Forest Baskett va Jon Gill
Abstrakt
MIPS - bu yangi bitta chipli VLSI mikroprotsessoridir. Undan keyin harakat qiladi
soddalashtirilgan ko'rsatma yordamida yuqori samaradorlikka erishish mikromotorlarda topilganlarga o'xshash to'plam. Protsessor tez quvur liniyasi blokirovkalarisiz quvurli dvigatel. Dasturiy yechimlar ta'minlash kabi bir qancha an'anaviy apparat muammolariga
quvur liniyasi blokirovkalari qo'llaniladi.
Kirish
MIPS (Bloklangan quvur bosqichlarisiz mikroprotsessor) yangi bo'lishi uchun mo'ljallangan umumiy maqsadli mikroprotsessor arxitekturasi bitta VLSI chipida amalga oshiriladi. Dizaynning asosiy maqsadi kompilyatsiya qilingan kodni bajarishda yuqori samaradorlikdir. The Arxitektura eksperimental hisoblanadi, chunki u bilan tubdan tanaffus zamonaviy kompyuter arxitekturasining tendentsiyasi. ning asosiy falsafasi
MIPS kompiler tomonidan boshqariladigan ko'rsatmalar to'plamini taqdim etishdan iborat mikromotorni kodlash. Shunday qilib, dekodlash kam yoki umuman yo'q
kerak va ko'rsatmalar microeode bilan chambarchas mos keladi ko'rsatmalar. Protsessor quvurli, lekin quvur liniyasini ta'minlamaydi blokirovkalash apparati; bu funksiya dasturiy ta'minot tomonidan ta'minlanishi kerak. MIPS arxitekturasi foydalanuvchiga tezkor mashinani taqdim etadi oddiy ko'rsatmalar to'plami. Ushbu yondashuv IBM tomonidan qo'llanilgan 8071_ loyihasi I va hozirda RISC loyihasi tomonidan o'rganilmoqda Berkeley 2 da; tomonidan qabul qilingan yondashuvga bevosita 'qarshidir
VAX kabi arxitekturalar. Biroq, muhimlar mavjud RISC yondashuvi va ishlatiladigan yondashuv o'rtasidagi farqlar
MIPS texnologiyasidan MIPS arxitekturasining xususiyatlari 1-rasm
MIPS:
1. RISC arxitekturasi ko'rsatmalar to'plamida ham oddiy va ushbu ko'rsatmalar to'plamini amalga oshirish uchun zarur bo'lgan apparat. MIPS ko'rsatmalar to'plami oddiy uskunaga ega bo'lsa-da amalga oshirish (ya'ni minimal miqdorni talab qiladi apparat nazorati), foydalanuvchi darajasidagi ko'rsatmalar to'plami kabi emas oddiy va foydalanuvchi darajasining soddaligi ko'rsatmalar to'plami ishlash maqsadlaridan ikkinchi darajali.
2. RISC konstruksiyasining surish kuchi maksimal darajada to'g'ridan-to'g'ri ko'rsatmalar to'plamini amalga oshirish. In M1PS dizayni, apparat dvigatelidan yuqori unumdorlik
asosiy maqsad bo'lib, mikromotor taqdim etiladi minimal miqdordagi talqin bilan oxirgi foydalanuvchi. Bu microcngine ning ko'p parallelligi mavjud qiladi ko'rsatmalar to'plami darajasi.
3. RISC loyihasi to'g'ridan-to'g'ri ko'rsatmalar to'plamiga tayanadi va oddiy kompilyator texnologiyasi. MIPS talab qiladi yanada murakkab kompilyator texnologiyasi va qozonadi ushbu texnologiyadan sezilarli ishlash foydalari. The kompilyator texnologiyasi mikrokod darajasidagi ko'rsatmalarga imkon beradi ikkala kodga o'rnatilgan oddiy ko'rsatma kabi ko'rinishga o'rnating generatorlar va montaj tili dasturchilari.
MIPS arxitekturasi ko'pchilikda 801 arxitekturasiga yaqinroq jihatlari. Ikkala mashinada ham makroko'rsatma juda ko'p xaritalarni o'rnatadi to'g'ridan-to'g'ri protsessorning mikrooperatsiyalariga. Ikkala protsessor ham mikro-darajali foydalanuvchiga ega arxitekturalar sifatida qarash mumkin ko'rsatmalar to'plamlari. Mikrokod kompilyatorlar va kodlar tomonidan yaratiladi murakkab operatsiyalarni amalga oshirish uchun zarur bo'lgan generatorlar. The asosiy farqlar turli me'moriy tanlovlarda yotadi quvur liniyasi dizayni, registrlar, opeodlar va MIPSdagi urinishda da barcha mikrodvigatel parallelligini mavjud qilish uchun ko'rsatmalar o'rnatilgan foydalanuvchi ko'rsatmalari to'plami darajasi. Bu urinishlar eng ko'p ko'rinadi MIPS ichida quyidagi usullarda: ikki qismli xotira/ALU va ALU/ALU ko'rsatmalari, aniq quvur liniyasi blokirovkalari va shartli sakrash ko'rsatmalari.
MIPS yuqori ishlash uchun mo'ljallangan. Foydalanuvchiga olishiga ruxsat berish uchun maksimal ishlash, individual ko'rsatmalarning murakkabligi minimallashtiriladi. Bu ushbu ko'rsatmalarni bajarishga imkon beradi sezilarli darajada yuqori tezlik. Oddiyroq foyda olish uchun apparat va osongina xaritaga tushadigan ko'rsatmalar to'plami mieroinstruktsiyalar to'plami, qo'shimcha kompilyator tipidagi tarjima hisoblanadi kerak. Ushbu kompilyator texnologiyasi yuqori darajadagi konstruktsiyalar va boshqalar o'rtasida ixcham va vaqtni tejash imkonini beradi soddalashtirilgan ko'rsatmalar to'plami. Murakkablikning dan o'zgarishi dasturiy ta'minot uchun apparat bir qator muhim afzalliklarga ega:
• Kompilyatsiya paytida murakkablik faqat bir marta to'lanadi. Agar foydalanuvchi o'z dasturini murakkab arxitekturada ishga tushirsa, u me'moriy qo'shimcha naqd vaqt narxini to'laydi u dasturini amalga oshiradi. • Bu dasturiy ta'minotga energiya konsentratsiyasiga imkon beradi, murakkab apparat dvigatelini qurishdan ko'ra, qaysi
loyihalash, disk raskadrovka qilish va samarali foydalanish qiyin. Dasturiy ta'minot
qurish oson emas, lekin WLSI muhiti apparat soddaligini muhim qiladi. Yuqori mahsuldorlikka ega VLSI protsessorining dizayni keskin texnologiya ta'sir qiladi. Eng muhim dizaynlar orasida mulohazalar quyidagilardir: pin cheklovlarining ta'siri, mavjud kremniy maydon va o'lcham/tezlik almashinuvi. Pin cheklovlari ehtiyotkor bo'lishga majbur qiladi mavjud pinlarni multiplekslash sxemasini loyihalash, ayniqsa ma'lumotlar va ko'rsatmalarni olish bir-birining ustiga tushganda. Hudud cheklovlar va chipdan tashqari aloqa tezligini talab qiladi On-chip va off-chip funktsiyalari o'rtasidagi tanlovlar, shuningdek cheklash to'liq chipdagi dizayn. Hozirgi zamonaviy iexnologiya bilan
yoki protsessorning muhim tarkibiy qismi (masalan, xotira boshqaruv) chipdan tashqarida bo'lishi kerak yoki chipning o'lchami bo'ladi unumdorligi ham, hosildorligi ham qabul qilib bo'lmaydigan darajada past. Nimani tanlash Funktsiyalar chipdan tashqariga ko'chiriladi, shuning uchun ehtiyotkorlik bilan bajarilishi kerak bo'linishning ishlash effektlari minimallashtiriladi. Ba'zilarida hollarda, ehtiyotkorlik bilan loyihalash orqali, ta'sirlarni yo'q qilish mumkin yuqori tezlikdagi chipdan tashqari funktsiyalar uchun qo'shimcha xarajatlar. Tezlik/murakkablik/hudud almashinuvi, ehtimol, eng muhimi va engish qiyin hodisalar. Qo'shimcha chipda funksionallik ko'proq maydonni talab qiladi, bu ham sekinlashadi boshqa har qanday funktsiyani bajarish. "Ibis ikki uchun bir xilda sodir bo'ladi muhim sabablar: qo'shimcha nazorat va dekodlash mantig'i kritik yo'lning uzunligini oshiradi (sonini ko'paytirish orqali ichki simli kechikishlar uzunligini oshiradi. Protsessor ma'lumotlarida yo'lda bu simning kechikishlari sezilarli bo'lishi mumkin, chunki sizning to'plangan ma'lumotlar yo'li bo'lganda yuzaga keladigan avtobus kechikishlaridan ham uzaytirildi, va nazorat kechikishlar, qaysi dekodlash qachon sodir va boshqaruv kengaytirilganda yoki ma'lumotlar yo'li kengaytirilganda. In
MIPS arxitekturasi biz ushbu kechikishlarni nazorat qilishga harakat qildik;
ammo ular tezlikni aniqlashda asosiy omil bo'lib qolmoqda protsessorning.
Quvur liniyasi - bu protsessorda ko'rsatmalarning bajarilishini tashkil qilish usuli bo'lib, unda har bir ko'rsatma bir necha ketma-ket bajarish bosqichlaridan o'tadi. Har bir quvur liniyasi bosqichi buyruqni qayta ishlashning ma'lum bir qismini amalga oshiradi. Shuni ta'kidlash kerakki, quvur liniyasi "bir-biriga bog'langan" yoki "bir-biriga bog'langan bosqichlarsiz" bo'lishi mumkin.
|
| |