Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Máté: Architektúrák8. előadás1 Pentium 4 logikai lábkiosztása (3.45. ábra) Pentium 4 CPU táp BPRI# LOCK# BR0# A# ADS# REQ# Paritás# Misc# RS# TRDY# Paritás#

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Máté: Architektúrák8. előadás1 Pentium 4 logikai lábkiosztása (3.45. ábra) Pentium 4 CPU táp BPRI# LOCK# BR0# A# ADS# REQ# Paritás# Misc# RS# TRDY# Paritás#"— Előadás másolata:

1 Máté: Architektúrák8. előadás1 Pentium 4 logikai lábkiosztása (3.45. ábra) Pentium 4 CPU táp BPRI# LOCK# BR0# A# ADS# REQ# Paritás# Misc# RS# TRDY# Paritás# BNR# D# DRDY# DBSY# Paritás# Egyéb# Sín ütemezés Kérés Hiba Szimatolás Válasz Adat RESET# Megszakítások Energiaellátás Hőmenedzsment Órajel Diagnosztika Inicializálás Egyéb Φ

2 Máté: Architektúrák8. előadás2 Pentium 4 logikai lábkiosztása (3.45. ábra) RESET#: a CPU alapállapotba hozatala, Megszakítások: régi vezérlő, és Advanced Programmable Interrupt Controller (APIC) Különböző tápfeszültségek, alvási állapotok, Jelzés fölött, … Rendszersín frekvenciája, … Pentium 4 CPU RESET# Megszakítások Energiaellátás Hő- menedzsment Órajel Diagnosztika Inicializálás Egyéb

3 Máté: Architektúrák8. előadás3 Pentium 4 logikai lábkiosztása (3.45. ábra) Sín ütemezés: BPRI#: magas, BR0#: normál prioritású igény LOCK#: sín foglalás több ciklusra, Kérés: A#: 8 bájtos adat címe (64 GB címezhető), ADS#: a cím érvényes, REQ#: kívánság, Válasz: RS#: státus, TRDY#: a szolga tud adatot fogadni, Adat: D#: 8 bájtos adat, DRDY#: az adat a sínen van, DBSY#: a sín foglalt. Sín ütemezés Kérés Hiba Szimatolás Válasz Adat BPRI# LOCK# BR0# A# ADS# REQ# Paritás# Misc# RS# TRDY# Paritás# BNR# D# DRDY# DBSY# Paritás# Egyéb# Pentium 4 CPU

4 Máté: Architektúrák8. előadás4 Pentium 4 memória sín A memóriaigények, tranzakciók 6 állapota: 6 fázisú csővezeték (3.45. ábra bal oldal) fázisonként külön vezérlő vonalakkal (amint a mester megkap valamit, elengedi a vonalakat): 0.Sín ütemezés (kiosztás, bus arbitration): eldől, hogy melyik sínmester következik, 1.Kérés: cím a sínre, kérés indítása, 2.Hibajelzés: a szolga hibát jelez(het), 3.Szimatolás: a másik CPU gyorsító tárában, 4.Válasz: kész lesz-e az adat a következő ciklusban, 5.Adat: megvan az adat.

5 Máté: Architektúrák8. előadás5 Φ: tranzakció T1T1 T2T2 T3T3 T4T4 T5T5 T6T6 T7T7 T8T8 T9T9 T 10 T 11 T 12 1 KHSVA 2 KHSVA 3 KHSVA 4 KHSVA 5 KHSVA 6 KHSVA 7 KHSVA Pentium 4 memória sín csővezetéke (3.46. ábra) Ütemezés (nem ábrázoltuk), csak akkor kell, ha másé a sín. K: kérés, H: hiba, S: szimatolás, V: válasz, A: adat

6 Máté: Architektúrák8. előadás6 Memória alrendszer Memória sínhez Végrehajtó egység Rendszerinterfész Egész és lebegőpontos végrehajtó egység L2 D+I L1 D Betöltő dekódoló Nyomkövető  ROM Ütemezők Befejező egység Elágazás jövendölő Bemeneti részSorrenden kívüliség vezérlő A Pentium 4 mikroarchitektúrája ábra. A Pentium 4 blokkdiagramja

7 Máté: Architektúrák8. előadás ábra. A Pentium 4 memória alrendszere Memória alrendszer Memória sínhez Rendszerinterfész L2 D+I L2256 KB az első, 512 KB a második, 1 MB a harmadik generációs Pentium 4-ben. L2 8 utas halmaz kezelésű, késleltetve visszaíró 128 bájtos gyorsító sor, minden második ciklusban kezdődhet egy 64 bájtos feltöltés a memóriából. Előre betöltő: megpróbálja L2-be tölteni azt a gyorsító sort, amelyre majd szükség lesz (nincs az ábrán).

8 Máté: Architektúrák8. előadás ábra. A Pentium 4 bemeneti rész L2-ből betölti és dekódolja a programnak megfelelő sorrendben az utasításokat. Az utasításokat RISC szerű mikroműveletek sorozatára bontja. Ha több, mint 4 mikroművelet szükséges, akkor  ROM-ra L2 D+I Betöltő dekódoló Nyomkövető  ROM Elágazás jövendölő Bemeneti rész történik utalás. A dekó- dolt mikroműveletek a Nyomkövetőbe kerülnek (nem kell újra dekódolni). Elágazás jövendölés.

9 Máté: Architektúrák8. előadás9 A bemeneti rész az utasításokat L2-ből kapja. Ezeket dekódolja, RISC szerű mikroműveletekre bontja, a nyomkövető gyorsító tárban tárolja (akár 12 K mikroműveletet) a programnak megfelelő sorrendben. 6 mikroműveletet csoportosít minden nyomkövető sorban. Feltételes elágazásnál az utolsó 4 K elágazást tartalmazó L1 BTB-ből (Branch Target Buffer – elágazási cél puffer) kikeresi a jövendölt címet, és onnan folytatja a dekódolást. Ha az elágazás nem szerepel L1 BTB-ben, akkor statikus jövendölés történik: visszafelé ugrást végre kell hajtani, előre ugrást nem.

10 Máté: Architektúrák8. előadás ábra. Sorrenden kívüliség vezérlő Az utasítások a programnak megfelelő sorrendben kerülnek az ütemezőbe, eltérő sorrendben kezdődhet a végrehajtásuk (esetleg regiszter átnevezéssel), de a pontos megszakítás követelménye miatt az előírt sorrendben fejeződnek be. Nyomkövető  ROM Ütemezők Befejező egység Elágazás jövendölő Bemeneti részSorrenden kívüliség vezérlő

11 Máté: Architektúrák8. előadás11 Memória alrendszer Memória sínhez Végrehajtó egység Rendszerinterfész Egész és lebegőpontos végrehajtó egység L2 D+I L1 D Betöltő dekódoló Nyomkövető  ROM Ütemezők Befejező egység Elágazás jövendölő Bemeneti részSorrenden kívüliség vezérlő A Pentium 4 mikroarchitektúrája ábra. A Pentium 4 blokkdiagramja

12 Máté: Architektúrák8. előadás ábra. A NetBurst csővezeték Branch Target Buffer elágazási cél puffer Dekódoló egység L1 BTB  ROM Nyomkövető Nyomkövető BTB Lefoglaló/átnevező egység MemóriasorNem memóriasor ALU üt. FP regisztergyűjtőEgész regisztergyűjtő Bet. üt.Tár. üt.ALU üt. MozgatóBet/Tár Befejező egység L1 D L2 Memórába/memóriából Sorrenden kívüliség vezérlő Bemeneti rész FP MMX SSE Egész

13 Máté: Architektúrák8. előadás13 Dekódoló egység L1 BTB  ROM Nyomkövető Nyomkövető BTB Lefoglaló/átnevező egység A nyomkövető gyorsítótárból ciklusonként három mikroművelet kerül a lefoglaló/átnevező egység ROB (ReOrder Buffer, átrendező puffer) nevű táblájába. Ez a tábla 128 bejegyzést tartalmazhat. Branch Target Buffer elágazási cél puffer

14 Máté: Architektúrák8. előadás14 Ha egy mikroművelet minden inputja rendelkezésre áll, akkor az esetleges WAR vagy WAW függőséget a 120 firkáló regiszter segítségével kiküszöböli. RAW függőség esetén a mikroműveletet várakoztatja, és a rákövetkező mikroműveleteket kezdi feldolgozni. Egyszerre akár 126 utasítás feldolgozása is folyamatban lehet, köztük 48 betöltés és 24 tárolás. Az utasítások a programnak megfelelő sorrendben kerülnek az ütemezőbe, eltérő sorrendben kezdődhet a végrehajtásuk, de az előírt sorrendben fejeződnek be. Pontos megszakítás: a megszakítás előtti összes utasítás befejeződött, az utána következőkből egy sem kezdődött el.

15 Máté: Architektúrák8. előadás15 A Lefoglaló/átnevező egység a két várakozási sor megfelelőjébe teszi a mikroutasításokat. Az ALU-k az órajel kétszeres sebességével dolgoznak, nehéz folyamatosan munkát adni nekik. Lefoglaló/átnevező egység MemóriasorNem memóriasor ALU üt.Bet. üt.Tár. üt.ALU üt. Minden órajel ciklusban egy betöltés és egy tárolás is végrehajtható.

16 Máté: Architektúrák8. előadás16 Az egyik egész aritmetikájú ALU az összes logikai, aritmetikai, és elágazó, a másik csak az összeadó, kivonó, léptető és forgató utasítás végrehajtására képes. Mindkét regisztergyűjtő 128 regisztert tartalmaz, időben változik, hogy melyikben van EAX, … ALU üt. FP regisztergyűjtőEgész regisztergyűjtő Bet. üt.Tár. üt.ALU üt. MozgatóBet/Tár FP MMX SSE Egész

17 Máté: Architektúrák8. előadás17 A befejező egység feladata, hogy az utasítások a programnak megfelelő sorrendben fejeződjenek be. L1 4 utas halmazkezelésű, írás áteresztő gyorsítótár 64 bájtos gyorsító sorral. Nem lehet L1-et módosítani, amíg a tárolást megelőző műveletek be nem fejeződtek (24 bejegyzéses tároló puffer), de ha egy betöltő utasítás onnan akar olvasni, ahova egy korábbi tárolt, akkor a tárolások pufferéből megkaphatja a kért adatot (tárolás utáni betöltés). FP regisztergyűjtőEgész regisztergyűjtő MozgatóBet/Tár Befejező egység L1 D

18 Máté: Architektúrák8. előadás ábra. A NetBurst csővezeték Branch Target Buffer elágazási cél puffer Dekódoló egység L1 BTB  ROM Nyomkövető Nyomkövető BTB Lefoglaló/átnevező egység MemóriasorNem memóriasor ALU üt. FP regisztergyűjtőEgész regisztergyűjtő Bet. üt.Tár. üt.ALU üt. MozgatóBet/Tár Befejező egység L1 D L2 Memórába/memóriából Sorrenden kívüliség vezérlő Bemeneti rész FP MMX SSE Egész

19 Máté: Architektúrák8. előadás19 UltraSPARC III (2000) 64 bites RISC gép, felűről kompatibilis a 32 bites SPARC V8 architektúrával és az UltraSPARC I, II-vel. Új a VIS 2.0 utasításkészlet (3D grafikus alkalmazásokhoz, tömörítéshez, hálózat kezeléshez, jelfeldolgozáshoz, stb.). Több processzoros alkalmazásokhoz készült. Az összekapcsoláshoz szükséges elemeket is tartalmazza ben 0.6, 2001-ben 0.9, 2002-ben 1.2 GHz, órajel ciklusonként 4 utasítást tud elvégezni.

20 Máté: Architektúrák8. előadás20 UPA interfész a fő memóriához UltraSPARC III központi egység Első szintű gyorsító tárak UDB II memória puffer 5 vezérlés Sín ütemezés Memória cím Cím paritása Érvényes cím Várakozás Válasz Mem. adat ECC Másodlagos gyorsító tár (adatok) Másodlagos gyorsító tár (címkék - tags) Címke cím Érvényes címke Címke adat Címke paritása Adat címe Érvényes adat cím Adat Paritás UltraSPARC III

21 Máté: Architektúrák8. előadás21 UltraSPARC III CPU 29 millió tranzisztor, 4 CPU közös memóriával használható láb ( ábra). 64 (jelenleg csak 43) bites cím és 128 bites adat lehetséges. Belső gyorsító tár (32 KB utasítás + 64 KB adat). 2 KB előre betöltő és tároló gyorsítótár L2 eléréséhez. A gyorsító sor (cache line) mérete 64 (32?) B. Külső MB (? UltraSPARC II-nek MB). 8 K K db 64 B-os gyorsító sor (cache line) lehet. A címzéséhez 13 – 18 bit szükséges. A CPU mindig 18 bites Line címet (Címkeazonosítót) ad át. Csak maximális méret esetén van mind a 18 bit kihasználva.

22 Máté: Architektúrák8. előadás22 A cím 64 bit-es, de egyelőre 44 bit-re korlátozva van Tag Line 25 bit18 bit 5 bit átfedés 6 bit bájt cím EntryValidTagCash line 2 L =?

23 Máté: Architektúrák8. előadás KB-os gyorsító tár esetén a 44 bites cím felosztása: Tag: 25 bit, Line: 13 bit, bájt cím: 6 bit = 44 bit. 16 MB-os tár esetén 18 bites Line kell, és 20 bites Tag (Címkeadat) is elég lenne, de ilyekor – hogy a CPU egységesen működhessen – a gyorsító tárban tárolt 20 bites Tag-et a gyorsító tár kiegészíti Line 5 legmagasabb helyértékű bitjével. Az Adat címe a gyorsító sor címén (Címkeazonosító, Line) kívül még 2 bitet tartalmaz, mert egy átvitel során a gyorsító sornak csak negyed része (16 bájt) mozgatható.

24 Máté: Architektúrák8. előadás24 UltraSPARC III Másodlagos gyorsító tár (címkék - tags) Másodlagos gyorsító tár (adatok) Címke cím (Line) Érvényes címke Címke adat (tag) Címke paritása Adat címe Érvényes adat cím Adat Paritás UltraSPARC III központi egység Első szintű gyorsító tárak UDB II memória puffer 5 vezérlés

25 Máté: Architektúrák8. előadás25 UltraSPARC III központi egység Első szintű gyorsító tárak Sín ütemezés Memória cím Cím paritása Érvényes cím Várakozás Válasz UPA interfész a fő memóriához UPA (Ultra Port Architecture) sín, hálózati csomópont vagy a kettő kombinációja. Több CPU esetén egy központi vezérlőn keresztül kapcsolódnak a sínhez. Több írást és olvasást tud egyidejűleg kezelni.

26 Máté: Architektúrák8. előadás26 UDB II (UltraSPARC Data Buffer II): ezen keresztül zajlik a memória és a gyorsító tárak közötti adatforgalom. Az adatsín 150 MHz-es 128 bit széles szinkron sín, így a sávszélesség 2.4 GB/s. UltraSPARC III CPU Első szintű gyorsító tárak UDB II memória puffer 5 vezérlés Válasz Memória adat Hiba javító kód UPA interfész a fő memóriához

27 Máté: Architektúrák8. előadás27 UPA interfész a fő memóriához UltraSPARC III központi egység Első szintű gyorsító tárak UDB II memória puffer 5 vezérlés Sín ütemezés Memória cím Cím paritása Érvényes cím Várakozás Válasz Mem. adat ECC Másodlagos gyorsító tár (adatok) Másodlagos gyorsító tár (címkék - tags) Címke cím Érvényes címke Címke adat Címke paritása Adat címe Érvényes adat cím Adat Paritás UltraSPARC III

28 Máté: Architektúrák8. előadás28 Az UltraSPARC III CPU mikroarchitektúrája L1 I Ugrótábla Utasítás kiosztó Utasítás puffer Rendszer interfész L2 vezérlő Memória vezérlő L1 D L2 FP/GrEgészBetöltő tároló Tárolási gyorsítótár Előre betöltő gyorsítótár 128 bit széles ábra. Az UltraSPARC III CPU blokkdiagramja Memóriához

29 Máté: Architektúrák8. előadás29 L1 I 32 KB 4 utas halmazkezelésű, az utasítás kiosztó ciklusonként 4 utasítást tud kiosztani L1 I Ugrótábla Utasítás kiosztó Utasítás puffer FP/GrEgészBetöltő tároló Két egész aritmetikájú ALU + regiszterek + firkáló regiszterek, Lebegőpontos ALU-k: összeadó/kivonó, szorzó/osztó + 32 regiszter + grafikai utasítások.

30 Máté: Architektúrák8. előadás30 Rendszer interfész L2 vezérlő Memória vezérlő L1 D L2 Betöltő tároló Tárolási gyorsítótár 2 KB Előre betöltő gyorsítótár 2 KB Memóriához L1 D 64 KB-os 4 utas halmazkezelésű, írás áteresztő, 32 bájtos gyorsító sor. Feltételezett betöltésre 2 KB előre betöltő gyorsítótár. 2 KB tárolási gyorsítótár. Memória vezérlő: virtuális → fizikai cím. 128 bit széles L1 I Utasítás kiosztó

31 Máté: Architektúrák8. előadás31 UltraSPARC III CPU mikroarchitektúrája A SPARC sorozat RISC elgondoláson alapul. A legtöbb utasításnak két forrás és egy cél regisztere van. Előre betöltés: speciális utasításokkal, és a visszafelé kompatibilitás miatt hardveresen is. 2 bites elágazás jövendölő + statikus elágazás jövendölés.

32 Máté: Architektúrák8. előadás32 UltraSPARC III csővezetéke (4.49. ábra) Címmultiplexor Utasítás gyorsítótár Utasítás dekódoló Ugrótábla Cél APFBAPFB Address generation, cím generáló. Ugrás, csapda, … Az eltolás résben lévő utasítást mindig végrehajtja! Preliminari Fetch, előzetes betöltő. Legfeljebb 4 utasítást képes betölteni L1 I-ből, nézi, hogy van-e köztük elágazó, elágazás jövendölés. Branch target, elágazási cél. Ha kell ugrani, → A

33 Máté: Architektúrák8. előadás33 UltraSPARC III csővezetéke Címmultiplexor Utasítás gyorsítótár Utasítás dekódoló Utasítás csoportosító Ugrótábla Cél APFBIJAPFBIJ Instruction group formation, utasítás csoportosító. Aszerint csoportosítja az utasításokat, hogy melyik működési egységet használják.

34 Máté: Architektúrák8. előadás34 UltraSPARC III csővezetéke Munka regisztergyűjtő FP regisztergyűjtő IJRECIJREC L1 D Betöltő/tároló, speciális egység J instruction stage grouping, utasítás kiosztó. Az elérhető működési egységektől függően akár 4 utasítást is továbbít az R szakasznak. Register, függőség esetén vár, nincs sorrenden kívüli végrehajtás. Utasítás csoportosító

35 Máté: Architektúrák8. előadás35 UltraSPARC III csővezetéke Munka regisztergyűjtő FP regisztergyűjtő JRECJREC L1 D Utasítás csoportosító Betöltő/tároló, speciális egység Execution, végrehajtó. A legtöbb egész utasítás itt be is fejeződik. Ha egy utasítás készen van, akkor frissül a regisztergyűjtő. Itt dől el, hogy az ugrás feltétele teljesül-e. Hibás jövendölés esetén jelzés az A szakasznak, a csővezeték érvénytelenítése. Cache, gyorsítótár. Itt zárul L1 D elérése.

36 Máté: Architektúrák8. előadás36 UltraSPARC III csővezetéke Munka regisztergyűjtő FP regisztergyűjtő JRECMWJRECMW L1 D L2 Utasítás csoportosító Előjel kiterjesztés, igazítás Előre betöltő gy.tár Betöltő/tároló, speciális egység Miss, hiány. L1 hiány esetén L2-höz fordul. Itt történik az előjel kiterjesztés, igazítás, az előre betöltő gyorsítótárból kiszolgálható betöltések. Write, író. A speciális egység eredményei a munka regisztergyűjtőbe kerülnek.

37 Máté: Architektúrák8. előadás37 UltraSPARC III csővezetéke FP regisztergyűjtő ECMWXTDECMWXTD FP ADD/SUB Grafikus ALU FP MUL/DIV Grafikus MUL eXtended, kiterjesztett. Itt fejeződik be a legtöbb FP és grafikai utasítás. Trap, csapda. Ez észleli az egész és FP csapdákat. Pontos megszakítás.

38 Máté: Architektúrák8. előadás38 UltraSPARC III csővezetéke Munka regisztergyűjtő RECMWXTDRECMWXTD L1 D L2 Arch. r.gyűjtő Előjel kiterjesztés, igazítás Tárolási sor Tarolási gy.tár Betöltő/tároló, speciális egység A D szakasz véglegesíti a regiszterek értékét az architektúrális regiszter gyűjtőben. Megszakításkor az itteni adatok érvényesek.

39 Máté: Architektúrák8. előadás39 UltraSPARC III csővezetéke Munka regisztergyűjtő FP regisztergyűjtő JRECMWXTDJRECMWXTD L1 D L2 FP ADD/SUB Grafikus ALU FP MUL/DIV Grafikus MUL Arch. r.gyűjtő Utasítás csoportosító Előjel kiterjesztés, igazítás Tárolási sor Tarolási gy.tár Betöltő/tároló, speciális egység

40 Máté: Architektúrák8. előadás40 I-8051 (1980) Cél: beépített rendszerekben való alkalmazás. Fő szempont: olcsóság (ma már ¢), sokoldalú alkalmazhatóság. A memóriával, be- és kivitellel együtt egyetlen lapkára integrált számítógép. 40 multiplexelt lábú standard tokban kerül forgalomba tranzisztor. 4 KB ROM, 128 B RAM, max. 64 KB külső memória. 16 címvezeték. 8 bites adat sín. 32 K/B vonal 4 db 8 bites csoportba rendezve, ezek mindegyike hozzáköthető nyomógombhoz, kapcsolóhoz, LED- hez, … Időzítők. Pl. Rádiós óra: nyomógombok, kapcsolók, kijelző.

41 Máté: Architektúrák8. előadás41 Az I-8051 logikai lábkiosztása (3.50. ábra) A D RD# WR# ALE PSEN# EA# Időzítők Megszakítások TXD RXD RST Port 0 Port 1 Port 2 Port Φ Táp Address Data RD# olvas a memóriából WR# ír a memóriába Address Latch Enable: külső memória esetén: a sínen érvényes a cím Program Store ENable: olvasás a programot tároló memóriából External Access (az értéke állandó): (1) a címek a belső, (0) a külső memóriára vonatkoznak

42 Máté: Architektúrák8. előadás42 Az I-8051 logikai lábkiosztása (3.50. ábra) A D RD# WR# ALE PSEN# EA# Időzítők Megszakítások TXD RXD RST Port 0 Port 1 Port 2 Port Φ Táp A két időzítő külső áramkörről kaphat jelet Megszakítások TXD Transmitted Data, továbbított adat RXD Received Data, érkezett adat ReSeT Port (4*8) bites B/K soros vonal

43 Máté: Architektúrák8. előadás43 Az I-8051 CPU mikroarchitektúrája (4.50. ábra) RAM ADDR IR SP B ACC RAM TMP2 TMP1 PSW ROM ROM ADDR BUFFER PC növelő PC DPTR Időzítő 0 Időzítő 1 Port 0 Időzítő 2 Port 1 Port 2 Port 3 Lokális sín Fő sín ALU

44 Máté: Architektúrák8. előadás44 Az I-8051 CPU mikroarchitektúrája (4.50. ábra) RAM 128 bájt A regiszterek a RAM-ban vannak RAM ADDRess a RAM címzéséhez Instruction Register Stack Pointer B szorzásnál, osztásnál van szerepe, ideiglenes tárolásra is használható ACCumulator: fő aritmetikai regiszter, a legtöbb számítás eredménye itt keletkezik TMP1 – TMP2 az ALU bemenetei, az eredmény a fő sínről akármelyik regiszterbe kerülhet Program Status Word RAM ADDR IR SP B ACC RAM TMP2 TMP1 PSW Fő sín ALU

45 Máté: Architektúrák8. előadás45 Az I-8051 CPU mikroarchitektúrája ROM 4 KB belső, max. 64 KB külső 16 bites regiszterek: ROM ADDRess BUFFER PC, PC növelő PC-t beírva, majd kiolvasva PC növelődik DPTR Időzítő 0 – 2 Port 0 – 3 ROM ROM ADDR BUFFER PC növelő PC DPTR Időzítő 0 Időzítő 1 Port 0 Időzítő 2 Port 1 Port 2 Port 3 Lokális sín

46 Máté: Architektúrák8. előadás46 Az I-8051 CPU mikroarchitektúrája (4.50. ábra) A legtöbb utasítás egy óraciklust igényel. A ciklus hat állapota: 1.Az utasítás a ROM-ból a fősínre és IR-be kerül. 2.Dekódolás, PC növelése. 3.Operandusok előkészítése. 4.Egyik operandus a fősínre, onnan általában TMP1-be, a másik ACC-ből TMP2-be kerül. 5.Az ALU végrehajtja a műveletet. 6.Az ALU kimenete a fősínre kerül, ROM ADDR felkészül a következő utasítás olvasására.

47 Máté: Architektúrák8. előadás47 Összehasonlítás Pentium 4CISC gép egy CISC utasítás → több RISC mikroutasítás UltraSPARC IIIRISC gép I-8051inkább RISC, mint CISC gép picoJava IIverem gép, sok memória hivatkozás több CISC utasítás → egy RISC mikroutasítás

48 Máté: Architektúrák8. előadás48 Assembly programozás Pszeudo utasítások A pszeudo utasításokat a fordítóprogram hajtja végre. Ez a végrehajtás fordítás közbeni tevékenységet vagy a fordításhoz szükséges információ gyűjtést jelenthet.

49 Máté: Architektúrák8. előadás49 Adat definíciós utasítások Az adatokat általában külön szegmensben szokás és javasolt definiálni iniciálással vagy anélkül. Az adat definíciós utasítások elé általában azonosítót (változó név) írunk, hogy hivatkozhassunk az illető adatra. Egy-egy adat definíciós utasítással – vesszővel elválasztva – több azonos típusú adatot is definiálhatunk. A kezdőérték – megfelelő típusú – tetszőleges konstans (szám, szöveg, cím,...) és kifejezés lehet. Ha nem akarunk kezdőértéket adni, akkor ? -et kell írnunk. DUP operátor kifejezés DUP (adat)

50 Máté: Architektúrák8. előadás50 Egyszerű adat definíciós utasítások Define Byte (DB): Adat1db25; 1 byte, kezdőértéke decimális 25 Adat2db25H; 1 byte, kezdőértéke hexadec. 25 Adat3db1,2; 2 byte (nem egy szó!) Adat4db5 dup (?); 5 inicializálatlan byte Kardb’a’,’b’,’c’ ; 3 ASCII kódú karakter Szovegdb”Ez egy szöveg”,13,0AH ; ACSII kódú szöveg és 2 szám Szov1db ’Ez is ”szöveg”’ Szov2db”és ez is ’szöveg’”

51 Máté: Architektúrák8. előadás51 Define Word (DW): Szodw0742H,452 Szo_címedwSzo; Szo offset címe Define Double (DD): Szo_fddSzo; Szo távoli ; (segment + offset) címe Define Quadword(DQ) Define Ten bytes(DT)

52 Máté: Architektúrák8. előadás52 Összetett adat definíciós utasítások Struktúra és a rekord. Először a típust kell definiálni. A típus definíció nem jelent helyfoglalást. A struktúra illetve rekord konkrét példányai struktúra illetve rekord hívással definiálhatók. A struktúra illetve rekord elemi részeit mezőknek (field) nevezzük. A hardver nem ismeri ezeket az adat típusokat, a kezelésükről szoftveresen kell gondoskodni!

53 Máté: Architektúrák8. előadás53 Struktúra Struktúra definíció: a struktúra típusát definiálja a későbbi struktúra hívások számára, ezért a memóriában nem jár helyfoglalással. Str_típusSTRUC; struktúra (típus) definíció...; mező (field) definíciók:...; egyszerű adat definíciós...; utasítások Str_típusENDS; struktúra definíció vége A mező (field) definíció csak egyszerű adat definíciós utasítással történhet, ezért struktúra mező nem lehet másik struktúra vagy rekord.

54 Máté: Architektúrák8. előadás54 A mezők definiálásakor megadott értékek kezdőértékül szolgálnak a későbbiekben történő struktúra hívásokhoz. A definícióban megadott kezdőértékek közül azoknak a mezőknek a kezdőértéke híváskor felülbírálható, amelyek csak egyetlen adatot tartalmaznak (ilyen értelemben a szöveg konstans egyetlen adatnak minősül). Pl.: SSTRUC; struktúra (típus) definíció F1db1,2; híváskor nem lehet felülírni F2db10 dup (?); nem lehet felülírni F3db5; felülírható F4db’a’,’b’,’c’; nem lehet felülírni, de F5db’abc’; felülírható SENDS

55 Máté: Architektúrák8. előadás55 Struktúra hívás: A struktúra definíciójánál megadott Str_típus névnek a műveleti kód részen történő szerepeltetésével hozhatunk létre a definíciónak megfelelő típusú struktúra változókat. A kezdőértékek fölülbírása a kívánt értékek közötti felsorolásával történik S1 S; kezdőértékek a definícióból S2 S ; F3 kezdőértéke 7, ; F5 -é ’FG ’ S3 S ; F3 kezdőértéke ’A’, ; a többi a definícióból Struktúrából vektort is előállíthatunk, pl.: S_v S 8 dup ( ) ; 8 elemű struktúra vektor

56 Máté: Architektúrák8. előadás56 Struktúra mezőre hivatkozás: A struktúra változó nevéhez tartozó OFFSET cím a struktúra OFFSET címét, míg a mező neve a struktúrán belüli címet jelenti. A struktúra adott mezejére úgy hivatkozhatunk, hogy a struktúra és mező név közé. -ot írunk, pl.: MOVAL,S1.F3 A. bármely oldalán lehet másfajta cím is, pl. MOVBX, OFFSET S1 után az alábbi utasítások mind ekvivalensek az előzővel: MOVAL,[BX].F3 MOVAL,[BX]+F3 MOVAL,F3.[BX] MOVAL,F3[BX]

57 Máté: Architektúrák8. előadás57 A fentiekből az is következik, hogy a mező és struktúra név – ellentétben a magasabb szintű programozási nyelvekkel – szükségképpen egyedi név, tehát sem másik struktúra definícióban, sem közönséges változóként nem szerepelhet. A struktúra vektorokat a hagyományos módon még akkor sem indexezhetjük, ha az index konstans. Pl. MOVAL,S_v[5].F3 ; szintaktikusan helyes, de [5] nem a vektor ötödik elemére mutató címet fogja eredményezni, csupán 5 byte-tal magasabb címet, mint S_v.F3. Ha i változó, akkor MOVAL,S_v[i].F3 ; szintaktikusan is HIBÁS!

58 Máté: Architektúrák8. előadás58 Mindkét esetben programmal kell kiszámíttatni az elem offset-jét, pl. ha i word: MOVAX,TYPE S; S hossza byte-okban ; (l. később) MULi; Az indexet 0-tól számoljuk! MOVBX,AX; az adat nem „lóghat ki” a ; szegmensből ( DX=0 ) MOVAL,S_v.F3[BX] ; AL  az i -dik elem F3 mezeje.

59 Máté: Architektúrák8. előadás59 Rekord Rekord definíció: Csak a rekord típusát definiálja a későbbi rekord hívások számára. Rec_típusRECORDmező_specifikációk Az egyes mező specifikációkat, -vel választjuk el egymástól. Mező specifikáció: mező_név:szélesség=kezdőérték szélesség a mező bit-jeinek száma. Az =kezdőérték el is maradhat, ha elmarad, az a mező 0 -val való inicializálását írja elő.

60 Máté: Architektúrák8. előadás60 Pl.: RRECORDX:3,Y:4=15,Z:5 Az R rekord szavas (12 bit), a következőképpen helyezkedik el egy szóban: XXXYYYYZZZZZ

61 Máté: Architektúrák8. előadás61 Rekord hívás: A rekord definíciójánál megadott névnek a műveleti kód részen történő szerepeltetésével hozhatunk létre a definíciónak megfelelő típusú rekord változókat. A kezdőértékek fölülbírálása a kívánt értékek közötti felsorolásával történik. R1R ; 01E0H, kezdőértékek a ; definícióból R2R ; 01E7H, X, Y kezdőértéke a ; definícióból, Z -é 7 R3R ; 0240H, X kezdőértéke 1, Y -é 2, ; Z -é a definícióból Rekordból vektort is előállíthatunk, pl.: R_vR 5 dup ( ) ; 0243H, ; 5 elemű rekord vektor

62 Máté: Architektúrák8. előadás62 Rekord mezőre hivatkozás A mező név olyan konstansként használható, amely azt mondja meg, hány bittel kell jobbra léptetnünk a rekordot, hogy a kérdéses mező az 1-es helyértékre kerüljön. MASK és NOT MASK operátor ; AX  R3 Y mezeje a legalacsonyabb helyértéken MOVAX,R3; R3 szavas rekord! ANDAX,MASK Y; Y mezőhöz tartozó bitek ; maszkolása MOVCL,Y; léptetés előkészítése SHRAX,CL; kész vagyunk. SAR nem lenne korrekt: nem biztos, hogy az Y mező nem tartalmazza az előjel bitet.

63 Máté: Architektúrák8. előadás63 Kifejezés Egy művelet operandusa lehet konstans, szimbólum vagy kifejezés. Konstans A konstans lehet numerikus vagy szöveg konstans. A numerikus konstansok decimális, hexadecimális, oktális és bináris számrendszerben adhatók meg. A számrendszert a szám végére írt D, H, O illetve B betűvel választhatjuk ki..RADIXn; 2  n  16, n decimális A szöveg konstansokat a DB utasításban ” vagy ’ jelek között adhatjuk meg.

64 Máté: Architektúrák8. előadás64 Szimbólum A szimbólum lehet szimbolikus konstans, változó név vagy címke. Szimbolikus konstans: Az = vagy az EQU pszeudo utasítással definiálható. Szimbolikus szöveg konstans csak EQU -val definiálható. A szimbolikus konstans a program szövegnek a definíciót követő részében használható, értékét a használat helyét megelőző utolsó definíciója határozza meg. Ha egy szimbólumot EQU -val definiálunk, akkor ezt a szimbólumot a modulban másutt nem definiálhatjuk!

65 Máté: Architektúrák8. előadás65 S=1; S értéke 1 NEQU14; N értéke 14 MOVCX,N; CX  14 ISM: S=S+1; S értéke ezután 2, függetlenül ; attól, hogy hányadszor fut a ciklus MOVAX,S; AX  2 LOOPISM N=5; hibás NEQU5; hibás S=5; helyes SEQU5; hibás

66 Máté: Architektúrák8. előadás66 Szimbolikus konstansként használhatjuk a $ jelet (helyszámláló), melynek az értéke mindenkor a program adott sorának megfelelő OFFSET cím. A helyszámláló értékének módosítására az ORG utasítás szolgál, pl.: ORG$+100H; 100H byte kihagyása ; a memóriában

67 Máté: Architektúrák8. előadás67 Címke: Leggyakoribb definíciója, hogy valamelyik utasítás előtt a sor első pozíciójától : -tal lezárt azonosítót írunk. Az így definiált címke NEAR típusú. Címke definícióra további lehetőséget nyújt a LABEL és a PROC pszeudo utasítás: ALFA:...; NEAR típusú BETALABELFAR; FAR típusú GAMMA:...; BETA is ezt az utasítást ; címkézi, de GAMMA NEAR típusú

68 Máté: Architektúrák8. előadás68 Az eljárás deklarációt a PROC pszeudo utasítással nyitjuk meg. A címke rovatba írt azonosító az eljárás neve és egyben a belépési pontjának címkéje. Az eljárás végén az eljárás végét jelző ENDP pszeudo utasítás előtt meg kell ismételnünk ezt az azonosítót, de az ismétlés nem minősül címkének. Az eljárás címkéje aszerint NEAR vagy FAR típusú, hogy maga az eljárás NEAR vagy FAR. Pl.: APROC; NEAR típusú... BPROCNEAR; NEAR típusú... CPROCFAR; FAR típusú...

69 Máté: Architektúrák8. előadás69 Címkére vezérlés átadó utasítással hivatkozhatunk, NEAR típusúra csak az adott szegmensből, FAR típusúra más szegmensekből is. Változó: Definíciója adat definíciós utasításokkal történik. Néha (adat) címkének is nevezik.

70 Máté: Architektúrák8. előadás70 Általában a mikroarchitektúra nem tartozik hozzá. ISA szint ISA szint végrehajtása microprogram vagy hardver által Hardver FORTRAN program C program Fordítás hardver szoftver Utasításrendszer-architektúra szintje (ISA) Amit a fordító program készítőjének tudnia kell: memóriamodell, regiszterek, adattípusok, utasítások. A hardver és szoftver között helyezkedik el, 5.1 ábra.

71 Máté: Architektúrák8. előadás71 Utasítások szintje (ISA) A jóság két kritériuma: hatékony hardver megvalósítási lehetőség, jó médium a fordítóknak. Továbbfejlesztéseknél ügyelni kell a kompatibilitásra! Nyilvános definíció: van: SPARC, JVM (tervezők); nincs: Pentium 4 (gyártók). kernelmód  (user) felhasználói mód

72 Máté: Architektúrák8. előadás72 Memória modellek ASCII kód 7 bit + paritás → Byte (bájt) Szó: 4 vagy 8 byte. Igazítás (alignment), 5.2. ábra: hatékonyabb, de probléma a kompatibilitás (a Pentium 4-nek két ciklusra is szüksége lehet egy szó beolvasásához). cím8 bájt bájtos szó 8 határra igazítva cím8 bájt Nem igazított 8 bájtos szó a 12-es címtől Néha (pl. 8051) külön memória az adatoknak és az utasításoknak (nem ugyanaz, mint az osztott gyorsítótár!).

73 Máté: Architektúrák8. előadás73 Feladatok Mi a többszálúság lényege, haszna? Mik a többszálúság megvalósításának feltételei? Hogy érvényesül a RISC elv a Pentium 4 esetén? Mi a szuperskaláris gép lényege? Mit jelent a sorrenden kívüli végrehajtás? Milyen gyorsítótárakat használ a Pentium 4? Jellemezze a Pentium 4 L2 gyorsítótárát! Mire szolgál az előre betöltő? Mit jelent a szimatolás? Hogy működik a Pentium 4 memória sín csővezetéke? Milyen sorrendben dekódolja a Pentium 4 az utasításokat? Mire szolgál a  ROM?

74 Máté: Architektúrák8. előadás74 Feladatok Mire szolgál a nyomkövető gyorsítótár? Milyen elágazás jövendölést használ a Pentium 4? Mire szolgál az L1 BTB? Mire szolgál a nyomkövető BTB? Milyen sorrendben kezdődik az utasítások végrehajtása a Pentium 4-en? Mire szolgál a lefoglaló/átnevező egység? Mire szolgálnak a regiszter gyűjtők? Milyen sorrendben fejeződik be az utasítások végrehajtása a Pentium 4-en? Mi a különbség a Pentium 4 két egész aritmetikájú ALU-ja között? Miért nem tárolható azonnal az eredmény L2-be?

75 Máté: Architektúrák8. előadás75 Feladatok Mit jelent a pontos megszakítás kifejezés? Milyen problémát okozhat a tárolás utáni betöltés? Hogy működik az UltraSPARC III másodlagos gyorsítótára? Mire szolgál az UPA (Ultra Port Architecture)? Mire szolgál az UDB II (UltraSPARC Data Buffer II)? Milyen szervezésű az UltraSPARC III L1 I gyorsítótára? Mire szolgál a munka regisztergyűjtő? Mire szolgál az architektúrális regisztergyűjtő? Mire szolgál az előre betöltő gyorsítótár? Mire szolgál a tárolási sor? Mire szolgál a tárolási gyorsítótár?

76 Máté: Architektúrák8. előadás76 Feladatok Mire szolgál az UltraSPARC III ugrótáblája? Milyen elágazás jövendölést használ az UltraSPARC III? Mit nevezünk eltolás résnek? Hogy kezeli az UltraSPARC III az eltolás rést? Mire szolgál az utasítás csoportosító egység? Mire szolgál a munka regisztergyűjtő? Mire szolgál az architektúrális regisztergyűjtő? Hány ALU van az UltraSPARC III-ban? Mire szolgál az előre betöltő gyorsítótár? Mire szolgál a tárolási sor? Mire szolgál a tárolási gyorsítótár? Hogy kezeli az UltraSPARC III a függőségeket?

77 Máté: Architektúrák8. előadás77 Feladatok Mi az I-8051 fő alkalmazási területe? Nagyságrendileg milyen árú egy I-8051? Jellemezze az I-8051-et! Mi a RAM? Mi a ROM? Hány bites a RAM ADDR regiszter? Hány bites a ROM ADDR regiszter? Mekkora az I-8051 RAM-ja? Mekkora az I-8051 ROM-ja? Hol helyezkednek el az I-8051 regiszterei? Mire szolgál az IR, SP, B, ACC, TMP1-2 regiszter? Mi a PSW? Hogy történik PC növelése?

78 Máté: Architektúrák8. előadás78 Feladatok Milyen és hány be/kimenete van az I-8051-nek? Mire használhatók az I-8051 be/kimenetei? Hány időzítője van az I-8051-nak? Mire használhatók az I-8051 időzítői? Mik az I-8051 ALU-jának bemenetei? Milyen állapotai vannak az óraciklusának? Jellemezze a CISC gépeket! Jellemezze a RISC gépeket! CISC vagy RISC gép a Pentium 4? CISC vagy RISC gép az UltraSPARC III? CISC vagy RISC gép az I-8051? Hasonlítsa össze a Pentium 4-et, az UltraSPARC III- at és az I-8051-ez!

79 Máté: Architektúrák8. előadás79 Feladatok Milyen adat definíciós utasítást ismer? Hogy használható a DUP operátor? Milyen adatok definiálhatók a DB operátorral? Hogy definiálható ASCII kódú szöveg konstans? Milyen adatok definiálhatók a DW operátorral? Milyen operátor segítségével adhatunk meg távoli cím konstanst? Milyen összetett adat definíciós utasítást ismer? Hogy definiálhatunk struktúrát? Hogy hozhatunk létre struktúra példányt? Hogy hozhatunk létre struktúra vektort?

80 Máté: Architektúrák8. előadás80 Feladatok Hogy inicializálhatjuk egy struktúra valamely mezejét? Struktúra híváskor mely mezőket inicializálhatjuk? Mit kell tudni a struktúra és mező névről? Hogy hivatkozhatunk egy struktúra valamely mezejére? Hogy hivatkozhatunk egy struktúra vektor valamely mezejére? Mi a rekord? Hogy definiálhatunk rekordot? Hogy adhatunk kezdőértéket egy rekordnak? Mit kell tudni a rekord és mező névről? Hogy hivatkozhatunk egy rekord valamely mezejére?

81 Máté: Architektúrák8. előadás81 Feladatok Hogy hivatkozhatunk egy rekord vektor valamely mezejére? Mi a szimbólum? Mi a címke? Hogy definiálhatunk címkét? Mi a változó? Hogy definiálhatunk változót? Hogy definiálhatunk szimbolikus konstanst? Hogy definiálhatunk szimbolikus szöveg konstanst? Mi a különbség az EQU-val és az = jellel történt konstans definíció között? Mi egy szimbolikus konstans értéke? Mi a $ szimbolikus konstans értéke?


Letölteni ppt "Máté: Architektúrák8. előadás1 Pentium 4 logikai lábkiosztása (3.45. ábra) Pentium 4 CPU táp BPRI# LOCK# BR0# A# ADS# REQ# Paritás# Misc# RS# TRDY# Paritás#"

Hasonló előadás


Google Hirdetések