Архитектура ядра

Дадим краткое описание структурной схемы процессора, представленной на рисунке 1.

Вычислительные блоки.

Вычислительные блоки процессора ЦОС - арифметико-логическое устройство (АЛУ), умножитель/аккумулятор (умножитель) и устройство сдвига выполняют численную обработку для алгоритмов ЦОС. Эти блоки получают данные из регистров в регистровом файле данных. Команды для этих блоков обеспечивают операции над числами в формате с фиксированной запятой. Каждый из блоков выполняет команду за один цикл.

Вычислительные блоки выполняют различные типы операций.

Арифметико-логические устройства.

АЛУ осуществляет арифметические и логические операции над данными в формате с фиксированной точкой. Команды АЛУ с ФТ оперируют с 16-ти разрядными данными в формате ФТ и выдают 16-ти разрядный результаты с ФТ. Команды АЛУ включают:

Сложение и вычитание с ФТ

ФТ сложение с переносом, вычитание с займом, инкремент, декремент

Логические команды И, ИЛИ, Исключающее ИЛИ, НЕ

Функции Abs, Pass, примитивы деления

Умножитель.

Умножитель выполняет ФТ-операции умножение и умножение с накоплением. Умножение с накоплением возможно в вариантах умножения с накопительным сложением и умножения с накопительным вычитанием . Команды умножителя с ФТ оперируют с 16-ти разрядными ФТ операндами и вырабатывает 40-ка разрядные результаты. Входные данные обработаны как целые и как дробные числа, как числа без знака или как попарно-комплементарные числа со знаком. Команды умножителя включают:

Умножение

Умножение с накоплением, дополнительно возможно округление

Округление, насыщение или очистка регистра результата

Устройство сдвига.

Устройство сдвига обеспечивает функции поразрядного сдвига 16-ти разрядных входных данных, выдавая 40 разрядные числа на выход. Эти функции включают:

Арифметический сдвиг (Ashift)

Логический сдвиг (Lshift)

Нормализацию (Norm)

Получение экспоненты (Exp)

Получение общей экспоненты для полного блока чисел (Expadj)

Рисунок 2 - Вычислительный блок

Пути для потока данных через вычислительные блоки проходят параллельно (рисунок 2). Выход любого вычислительного блока может служить входом для любого вычислительного блока в следующем цикле. Пересылка данных в вычислительные блоки и из них производится через регистровый файл данных. Регистровый файл состоит из 16 первичных и 16 второстепенных регистров, первичные можно рассматривать как основные, а второстепенные - как запасные. Регистровый файл соединяется с шинами данных ПП и ПД, обеспечивая передачу данных между вычислительными блоками и памятью.

На рисунке 2 показано, что безусловные команды умножителя, АЛУ и устройства сдвига, состоящие из одной операции, имеют неограниченный

доступ к регистрам данных в регистровом файле. Шина Результата позволяет вычислительным блокам использовать любой регистр результата (MR2, MR1, MR0, SR1, SR0 или AR) как операнд X для любой операции. Верхняя часть регистра результата устройства сдвига (SR - Shifter Result), SR2, не может служить в качестве обратной связи через шину результата.

Регистры MR2 и SR2 отличаются от других регистров результата. При использовании их в качестве регистров в составе регистрового файла, регистры MR2 и SR2 являются 16-ти разрядными регистрами, которые могут быть использованы как операнды Х или Y для команд умножителя, АЛУ или устройства сдвига. При использовании в качестве регистров результата (как часть MR или SR), только 8 младших разрядов регистров MR2 и SR2 содержат данные (старшие 8 используются как расширение для знака). Эта разница (16 разрядов как входной регистр, 8 разрядов - как выходной) влияет на то, как программный код может использовать регистры MR2 и SR2. Расширение для знака показано на рисунке 3.

С помощью команд пересылки, регистры данных могут загружать регистры Блока Устройства Сдвига (Shifter Block - SB) и Экспоненты Устройства Сдвига (Shifter Exponent - SE) (или быть загруженными из этих регистров), но регистры SB и SE не могут быть использованы как операнды X и Y вычислительных устройств. Регистры SB и SE служат дополнительными входными регистрами для устройства сдвига.

Интересное из раздела

Комплекс аппаратных средств для трансляции звукового сигнала на большие расстояния
Звук играет важную роль в жизнедеятельности человека. Каждый день мы слышим очень много разнообразных звуков, так же существует необходимость передават ...

Расчет спектра и энергетических характеристик сигнала
В последнее десятилетие ХХ века произошла научно-техническая революция в области транспортной связи, в основе которой лежат два крупных достижения науки сер ...

Моделирование элементов и систем управления
Управляемый объект состоит их четырех типовых динамических звеньев, соединенных между собой в определенной последовательности с образованием двух замкнутых контуров (рису ...