Микропроцессор звездообразной структуры
Предложенная структура позволяет повысить быстродействие микропроцессора путем увеличения выполняемых им команд без соответствующего увеличения VLIW-команд. Розглянуто питання розробки оригінальної зіркоподібної структури мікропроцесора, в якій об.єднується архітектура суперскалярного мікропроцесора...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52038 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Микропроцессор звездообразной структуры / Н.И. Синегуб // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 2. — С. 14-15. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859597528151883776 |
|---|---|
| author | Синегуб, Н.И. |
| author_facet | Синегуб, Н.И. |
| citation_txt | Микропроцессор звездообразной структуры / Н.И. Синегуб // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 2. — С. 14-15. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description | Предложенная структура позволяет повысить быстродействие микропроцессора путем увеличения выполняемых им команд без соответствующего увеличения VLIW-команд.
Розглянуто питання розробки оригінальної зіркоподібної структури мікропроцесора, в якій об.єднується архітектура суперскалярного мікропроцесора і VLIW-процесора, що дозволяє підвищити швидкодію шляхом збільшення кількості паралельно виконуваних мікропроцесором команд без відповідного збільшення довжини VLIW-команд мікропроцесора. Цей позитивний ефект досягається за рахунок використання властивого пропонованій структурі внутрішнього паралелізму, коли в даному мікропроцесорі застосовуються не лише керовані арифметичні пристрої, але і арифметичні пристрої, що не вимагають команд для завдання режимів роботи.
The problem of working out the original starshaped microprocessor being unificated architectures of superscalar microprocessor and VLIW-processor, permitting to raise rapid action by means of increasing a number of instructions carrying-out in parallel by microprocessor without appropriate increasing length of VLIW-instructions of microprocessor has been considered. This positive effect is reached on account of utilizing inner parallelism appropriate to offered structure while not only guided arithmetic devices are applied in given microprocessor but arithmetic devices not requiring instructions for assigning work regimes are applied.
|
| first_indexed | 2025-11-27T22:11:14Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 2
14
ÌÈÊÐÎÏÐÎÖÅÑÑÎÐÍÛÅ ÓÑÒÐÎÉÑÒÂÀ È ÑÈÑÒÅÌÛ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
19.11 2008 ã.
Îïïîíåíò ä. ò. í. Â. Ñ. ÑÈÒÍÈÊÎÂ
(ÎÍÏÓ, ã. Îäåññà)
Ê. ò. í. Í. È. ÑÈÍÅÃÓÁ
Óêðàèíà, Îäåññêèé íàöèîíàëüíûé ïîëèòåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
ÌÈÊÐÎÏÐÎÖÅÑÑÎÐ ÇÂÅÇÄÎÎÁÐÀÇÍÎÉ ÑÒÐÓÊÒÓÐÛ
Ïðåäëîæåííàÿ ñòðóêòóðà ïîçâîëÿåò
ïîâûñèòü áûñòðîäåéñòâèå ìèêðîïðî-
öåññîðà ïóòåì óâåëè÷åíèÿ âûïîëíÿåìûõ
èì êîìàíä áåç ñîîòâåòñòâóþùåãî óâå-
ëè÷åíèÿ VLIW-êîìàíä.
Çà ïîñëåäíåå âðåìÿ õàðàêòåðèñòèêè ìèêðîïðîöåñ-
ñîðîâ (ÌÏ), ðàçðàáîòàííûõ íà îñíîâå ðàçëè÷íûõ
àðõèòåêòóðíî-ñòðóêòóðíûõ ðåøåíèé [1], çíà÷èòåëüíî
óëó÷øèëèñü. Òàê, òàêòîâàÿ ÷àñòîòà ÌÏ ïðåâûñèëà 2
ÃÃö, à ïèêîâàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü �7 ìëðä îïåðà-
öèé â ñåêóíäó. È ýòî íå ïðåäåë.
Çà áîëåå ÷åì ÷åòâåðòüâåêîâóþ èñòîðèþ ìèêðîïðî-
öåññîðû ïðîøëè áîëüøîé ïóòü ðàçâèòèÿ [2, 3] � îò
îäíîêðèñòàëüíûõ ìèêðîïðîöåññîðîâ ñ ôèêñèðîâàí-
íîé ñèñòåìîé êîìàíä äî îäíîêðèñòàëüíûõ ìèêðîÝÂÌ.
Ïðè ýòîì äëÿ ïîâûøåíèÿ áûñòðîäåéñòâèÿ ÌÏ èñïîëü-
çóþòñÿ ñëåäóþùèå îñíîâíûå òåõíè÷åñêèå ðåøåíèÿ:
ïðåäñêàçàíèÿ ïåðåõîäîâ, âûïîëíåíèå ìèêðîïðîãðàìì
ñ èçìåíåíèåì ïîðÿäêà ñëåäîâàíèÿ êîìàíä, óñëîâíîå
(ïðåäèêàòèâíîå) èñïîëíåíèå êîìàíä è äð. Íî íåñìîòðÿ
íà äîñòèãíóòûå óñïåõè, çàäà÷à ïîâûøåíèÿ áûñòðî-
äåéñòâèÿ ÌÏ îñòàåòñÿ àêòóàëüíîé.
Îäíèì èç ïóòåé ðåøåíèÿ äàííîé çàäà÷è ÿâëÿåòñÿ
ðàçðàáîòêà àðõèòåêòóð ïðîöåññîðîâ ñ ïîâûøåííûì
ïàðàëëåëèçìîì óðîâíÿ êîìàíä. Òàêîé àðõèòåêòóðîé
îáëàäàþò VLIW-ïðîöåññîðû (VLIW � very long
instruction word) [1], â êîìàíäíîì ñëîâå êîòîðûõ çà-
äàåòñÿ íåêîòîðàÿ ñîâîêóïíîñòü ïàðàëëåëüíî âûïîë-
íÿåìûõ êîìàíä. Íàïðèìåð, ÿäðî ìèêðîïðîöåññîðà
TriMedia êîìïàíèè Philips ñïîñîáíî îáðàáàòûâàòü 5
êîìàíä çà îäèí òàêò (ðèñ. 1). Äðóãèå ìîäóëè ýòîãî
ìèêðîïðîöåññîðà, âçàèìîäåéñòâóÿ ñ VLIW-ÿäðîì,
âûïîëíÿþò îáðàáîòêó, ñïåöèôè÷íóþ äëÿ êîíêðåòíî-
ãî òèïà äàííûõ.
Õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ VLIW-ïðîöåññîðîâ
ÿâëÿåòñÿ îäíîçíà÷íîå ñîîòâåòñòâèå êîëè÷åñòâà âûïîë-
íÿåìûõ ÌÏ-êîìàíä ÷èñëó êîìàíä, çàäàâàåìûõ êî-
ìàíäíûì ñëîâîì, ò. å. äëÿ óâåëè÷åíèÿ êîëè÷åñòâà âû-
ïîëíÿåìûõ ÌÏ-êîìàíä íåîáõîäèìî óâåëè÷èâàòü äëè-
íó VLIW-êîìàíä ÿäðà ìèêðîïðîöåññîðà. Òàê, íàïðè-
ìåð, ó ìèêðîïðîöåññîðà TM8000 Astra êîìïàíèè
Transmeta äëèíà VLIW-êîìàíä ÿäðà óâåëè÷åíà ñî 128
äî 256 ðàçðÿäîâ, ÷òî ïîçâîëÿåò îáðàáàòûâàòü çà òàêò
8 êîìàíä äëèíîé â 32 áèòà. Îäíàêî òàêîå àðõèòåêòóð-
íîå ðåøåíèå îãðàíè÷èâàåò ïðèìåíåíèå â ìèêðîïðî-
öåññîðàõ àðèôìåòè÷åñêèõ óñòðîéñòâ (ÀÓ), íå òðåáó-
þùèõ êîìàíä äëÿ çàäàíèÿ ðåæèìîâ ðàáîòû.
Äðóãèì ÷àñòíûì ñëó÷àåì àðõèòåêòóð ïðîöåññî-
ðîâ ñ ïîâûøåííûì ïàðàëëåëèçìîì óðîâíÿ êîìàíä
ÿâëÿþòñÿ ñóïåðñêàëÿðíûå ìèêðîïðîöåññîðû, ñèñòå-
ìà êîìàíä êîòîðûõ íå ñîäåðæèò íèêàêîãî óêàçàíèÿ
íà ïàðàëëåëüíóþ îáðàáîòêó âíóòðè ïðîöåññîðà. Çäåñü
ïàðàëëåëèçì îáåñïå÷èâàåòñÿ àïïàðàòíûì ñïîñîáîì.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ïðåäëîæåíà îðèãèíàëüíàÿ
ñòðóêòóðà ìèêðîïðîöåññîðà ñ âûñîêèì âíóòðåííèì
ïàðàëëåëèçìîì, îáåñïå÷èâàþùèì ïîâûøåíèå áûñò-
ðîäåéñòâèÿ áëàãîäàðÿ ïîëó÷åíèþ â îäíîì òàêòå íå-
ñêîëüêèõ ñêàëÿðíûõ ðåçóëüòàòîâ, ïðè÷åì êîëè÷åñòâî
âûïîëíÿåìûõ ÌÏ-êîìàíä ìîæåò ïðåâûøàòü ÷èñëî
êîìàíä, çàäàâàåìûõ êîìàíäíûì ñëîâîì (ðèñ. 2). Äàí-
íûé ìèêðîïðîöåññîð âêëþ÷àåò àðèôìåòè÷åñêèå óñò-
ðîéñòâà, âûïîëíÿþùèå îäíó ëèáî íåñêîëüêî îïåðà-
öèé [4]. Ðàçëè÷íûå ÀÓ âñòðàèâàþòñÿ â ÌÏ ïî ìåðå
íåîáõîäèìîñòè, è êîëè÷åñòâî ÀÓ îãðàíè÷èâàåòñÿ
ëèøü íàãðóçî÷íîé ñïîñîáíîñòüþ ýëåìåíòîâ èñïîëü-
çóåìîé ýëåìåíòíîé áàçû. ×åðåç øèíû äàííûõ ÀÓ
ñâÿçàíû ñ ðåãèñòðàìè (Ðã) äàííûõ, â êîòîðûå ïî
ôðîíòó ñèíõðîèìïóëüñà çàíîñèòñÿ èíôîðìàöèÿ. Ñ ïî-
ìîùüþ êîììóòàòîðîâ ñ òðåìÿ ñîñòîÿíèÿìè íà âûõî-
äå øèíû äàííûõ ïîäêëþ÷àþòñÿ ê êîëüöåâûì øèíàì
[1]. ÌÏ òàêæå ñîäåðæèò ïàìÿòü, êýø-ïàìÿòü, óñòðîé-
ñòâî óïðàâëåíèÿ (ÓÓ) è äð. Íà ðåãèñòðû ÿäðà äàííî-
ãî ÌÏ ïî ñîîòâåòñòâóþùèì øèíàì äàííûõ ïîñòóïà-
þò îïåðàíäû A, B, C, D, �, à òàêæå óïðàâëÿþùèå
ñèãíàëû, çàäàþùèå ðåæèìû ðàáîòû àðèôìåòè÷åñêèõ
óñòðîéñòâ. Ñôîðìèðîâàííûå íà âûõîäàõ ÀÓ ðåçóëü-
Ïàìÿòü
Èñõîäíûé
êîä
ïðîãðàììû
VLIW-
êîìïèëÿòîð
Êîìàíäà
TriMedia
Îïåðàöèÿ ¹ 1
Îïåðàöèÿ ¹ 2
Îïåðàöèÿ ¹ 3
Îïåðàöèÿ ¹ 4
Îïåðàöèÿ ¹ 5
Ðèñ. 1. Âûïîëíåíèå êîìàíä ìèêðîïðîöåññîðîì TriMedia
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 2
15
ÌÈÊÐÎÏÐÎÖÅÑÑÎÐÍÛÅ ÓÑÒÐÎÉÑÒÂÀ È ÑÈÑÒÅÌÛ
òàòû îáðàáîòêè äàííûõ çàíîñÿòñÿ â ðåãèñòðû äàííûõ
(êýø-ïàìÿòü, ïàìÿòü, äð.). Äàëåå, â ñîîòâåòñòâèè ñ
óïðàâëÿþùåé êîìàíäîé, èíôîðìàöèÿ èç ëþáîãî Ðã
(êýø-ïàìÿòè, ïàìÿòè è äð.) ìîæåò áûòü ëèáî çàïèñà-
íà â ëþáîé ðåãèñòð ÿäðà è îáðàáîòàíà àðèôìåòè÷åñ-
êèìè óñòðîéñòâàìè, ëèáî âûâåäåíà íà âíåøíåå óñò-
ðîéñòâî ÌÏ.
Ðåæèìû ðàáîòû ÀÓ ìîãóò çàäàâàòüñÿ ñëåäóþùèì
îáðàçîì. Ïóñòü, íàïðèìåð, ÀÓ1 âûïîëíÿåò îïåðàöèþ
(±À)·(±Â)±Ñ. Åñëè ñ ïîìîùüþ óïðàâëÿþùèõ ñèãíà-
ëîâ çàäàòü À=+1, òî â ÀÓ1 ñôîðìèðóåòñÿ îïåðàöèÿ
±Â±Ñ. Åñëè çàäàòü Ñ=0, òî ñôîðìèðóåòñÿ îïåðàöèÿ
(±À)·(±Â) è ò. ä. Àíàëîãè÷íî ìîãóò çàäàâàòüñÿ ðåæè-
ìû ðàáîòû è äðóãèì ÀÓ. Âîçìîæíà òàêæå èíàÿ îðãà-
íèçàöèÿ ðàáîòû ïðåäëàãàåìîãî ÌÏ.
Òàêèì îáðàçîì, â ÌÏ çâåçäîîáðàçíîé ñòðóêòóðû
îáúåäèíåíû àðõèòåêòóðû ñóïåðñêàëÿðíîãî ìèêðîïðî-
öåññîðà è VLIW-ïðîöåññîðà, ÷òî ïîçâîëÿåò ïîâûñèòü
áûñòðîäåéñòâèå ïóòåì óâåëè÷åíèÿ êîëè÷åñòâà ïàðàë-
N L
Óïðàâëÿþùèå ñèãíàëû
678
L
ÀÓ ÀÓ
ÀÓ ÀÓ
ÀÓ ÀÓ
Ðã
Ðã
Ðã
Ðã
Ðã
Êýø-ïàìÿòü Ïàìÿòü
(VLIW-
êîìàíäà)
ÓÓ
Ðã
ßäðî
Ðèñ. 2. Ìèêðîïðîöåññîð çâåçäîîáðàçíîé ñòðóêòóðû
ëåëüíî âûïîëíÿåìûõ ÌÏ êîìàíä áåç ñîîòâåòñòâóþ-
ùåãî óâåëè÷åíèÿ äëèíû VLIW-êîìàíä ìèêðîïðîöåñ-
ñîðà. Ýòî äîñòèãàåòñÿ çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ ïðèñó-
ùåãî ïðåäëàãàåìîé ñòðóêòóðå âíóòðåííåãî ïàðàëëå-
ëèçìà, êîãäà â ÌÏ ïðèìåíÿþòñÿ íå òîëüêî óïðàâëÿå-
ìûå ÀÓ, íî è ÀÓ, íå òðåáóþùèå êîìàíä äëÿ çàäàíèÿ
ðåæèìîâ ðàáîòû.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Êîðíååâ Â. Â., Êèñåëåâ À. Â. Ñîâðåìåííûå ìèêðîïðîöåññî-
ðû.� ÑÏá.: ÁÕÂ-Ïåòåðáóðã, 2003.
2. Êîñòðîâ Á. Â., Ðó÷êèí Â. Í. Àðõèòåêòóðà ìèêðîïðîöåñ-
ñîðíûõ ñèñòåì.� Ì.: Äèàëîã-ÌÈÔÈ, 2007.
3. Áîéêî Â. È., Ãóðæèé À. Í., Æóéêîâ Â. ß. è äð. Ñõåìîòåõíè-
êà ýëåêòðîííûõ ñõåì. Ìèêðîïðîöåññîðû è ìèêðîêîíòðîëëåðû.�
ÑÏá.: ÁÕÂ-Ïåòåðáóðã, 2004.
4. Ñèíåãóá Í. È. Ñèíòåç óñòðîéñòâ óìíîæåíèÿ/ñóììèðîâà-
íèÿ // Ìàòåð. ì³æíàð. íàóê.-ïðàêò. êîíô. «Ðîçâèòîê íàóêîâèõ äîñ-
ë³äæåíü». Ò. 8.� Ïîëòàâà: «²íòåðÃðàô³êà», 2005.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-52038 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2225-5818 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-27T22:11:14Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Синегуб, Н.И. 2013-12-25T23:57:15Z 2013-12-25T23:57:15Z 2009 Микропроцессор звездообразной структуры / Н.И. Синегуб // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 2. — С. 14-15. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52038 Предложенная структура позволяет повысить быстродействие микропроцессора путем увеличения выполняемых им команд без соответствующего увеличения VLIW-команд. Розглянуто питання розробки оригінальної зіркоподібної структури мікропроцесора, в якій об.єднується архітектура суперскалярного мікропроцесора і VLIW-процесора, що дозволяє підвищити швидкодію шляхом збільшення кількості паралельно виконуваних мікропроцесором команд без відповідного збільшення довжини VLIW-команд мікропроцесора. Цей позитивний ефект досягається за рахунок використання властивого пропонованій структурі внутрішнього паралелізму, коли в даному мікропроцесорі застосовуються не лише керовані арифметичні пристрої, але і арифметичні пристрої, що не вимагають команд для завдання режимів роботи. The problem of working out the original starshaped microprocessor being unificated architectures of superscalar microprocessor and VLIW-processor, permitting to raise rapid action by means of increasing a number of instructions carrying-out in parallel by microprocessor without appropriate increasing length of VLIW-instructions of microprocessor has been considered. This positive effect is reached on account of utilizing inner parallelism appropriate to offered structure while not only guided arithmetic devices are applied in given microprocessor but arithmetic devices not requiring instructions for assigning work regimes are applied. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Микропроцессорные устройства и системы Микропроцессор звездообразной структуры Мікропроцесор зіркоподібної структури The microprocessor of starshaped structure Article published earlier |
| spellingShingle | Микропроцессор звездообразной структуры Синегуб, Н.И. Микропроцессорные устройства и системы |
| title | Микропроцессор звездообразной структуры |
| title_alt | Мікропроцесор зіркоподібної структури The microprocessor of starshaped structure |
| title_full | Микропроцессор звездообразной структуры |
| title_fullStr | Микропроцессор звездообразной структуры |
| title_full_unstemmed | Микропроцессор звездообразной структуры |
| title_short | Микропроцессор звездообразной структуры |
| title_sort | микропроцессор звездообразной структуры |
| topic | Микропроцессорные устройства и системы |
| topic_facet | Микропроцессорные устройства и системы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52038 |
| work_keys_str_mv | AT sinegubni mikroprocessorzvezdoobraznoistruktury AT sinegubni míkroprocesorzírkopodíbnoístrukturi AT sinegubni themicroprocessorofstarshapedstructure |