ЗАСОБИ ВИКОНАННЯ КОМАНД

В сучасних універсальних процесорах для безпосереднього виконання команди використовується стандартний набір операційних блоків - виконавче ядро.

Блок цілочисельних операцій , званий часто ALU (Arithmetic and Logic Unit), призначений для виконання основних двухсловний і однослівних арифметико-логічні операцій, операцій порівняння, зсуву, розширення нуля, розширення знакового розряду числа і ін. Цей блок містить два види пристроїв:

  • • пристрій простих операцій (додавання-віднімання, порівняння, зрушення, логічні операції), що виконуються за один такт. Його часто називають пристроєм однієї інструкції (Single Instruction Unit - SIU);
  • • пристрій складних операцій (Multiple Instruction Unit - MIU), виконання яких займає кілька тактів (наприклад, целочисленное множення здійснюється за 3-4 такту, розподіл - за 20 тактів).

Блок операцій з плаваючою крапкою (Floating Point Unit - FPU) призначений для обробки чисел з плаваючою точкою. У перших поколіннях процесорів для виконання таких операцій застосовувався окремий математичний співпроцесор. Більшість операцій з плаваючою точкою починають виконуватися в одному з цілочисельних конвеєрів, а потім передаються на конвеєри з плаваючою точкою. Для більш швидкого виконання таких операцій з плаваючою точкою, як додавання, множення і ділення, використовуються внутрішні функції (набір мікрокоманд).

Пристрої цілочисельних операцій зазвичай обслуговуються блоком 32-розрядних регістрів загального призначення (General Purpose Registers - GPR), a FPU - блоком 64-розрядних регістрів з плаваючою точкою (Floating-Point Registers - FPR). Кожен з реєстрових блоків має набір дублюючих регістрів (наприклад, файл RRF або окремі буфери GPR і FPR) для перейменування регістрів GPR, FPR в разі їх одночасного використання декількома командами.

Засоби підтримки ММХ-технологією. Для підвищення швидкості обробки зображень і звукових сигналів використовується принцип одна команда - багато даних (Single Instruction Multiple Data - SIMD). Принцип SIMD найкращим чином відповідає вимогам обробки, для якої характерно виконання ідентичних операцій над великими масивами однотипних даних. Технологія обробки даних з використанням принципу SIMD отримала назву MMX-технології (Multi-Media Extension - мультимедійне розширення). Засоби підтримки MMX-технології, що вперше з'явилися в процесорі Pentium MMX, включають:

  • • чотири нових 64-бітових формату упакованих даних, що представляють собою пакет з 8 байт, з чотирьох слів по 16 біт, з двох подвійних слів по 32 біта і одного четверного слова (64 біта). Будь-яка MMX-команда виконується відразу над всім пакетом даних (SIMD-модель обробки);
  • • 57 нових команд: MMX-команди обміну даними, арифметичних і логічних операцій, порівняння, зсуву та ін .;
  • • вісім MMX-регістрів, які фізично суміщені з 64-розрядними регістрами FPR з плаваючою точкою і можуть бути використані тільки для виконання дій над MMX-даними. Поєднання регістрів дозволяє забезпечити сумісність і використовувати раніше розроблене програмне забезпечення;
  • • блок ММХ, що забезпечує апаратну підтримку ММХ-технологією.

Засоби підтримки SSE-технології. У процесорі Pentium III був реалізований принцип SIMD для обробки даних в форматі з плаваючою точкою, який отримав назву "потокове SIMD-расшірепіе" (Streaming SIMD Extension - SSE), або SSE-технологія. Для підтримки SSE-технології використовуються додаткові команди, що розширюють можливості MMX-технології; блок SSE з набором спеціалізованих регістрів, що забезпечує виконання додаткових команд.

Відзначимо, що у відповідь на реалізацію підтримки інструкцій SSE в процесорах Intel компанією AMD розроблена технологія 3DNow.

До складу виконавчого ядра можуть бути включені пристрої, які виконують другорядні операції над даними або операції, які не визначені командами, наприклад блок завантаження-збереження; блок інтерфейсу з пам'яттю (MIU); блок переходів, відновлювальний стан прапорів (регістрів процесора) після підтвердження передбаченого умовного розгалуження.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >