Методы повышения быстродействия АЛУ

Одним из таких методов является реализация принципа локального параллелизма. Суть этого принципа – в распараллеливании во времени алгоритма выполняемой отдельно команды на ряд независимых этапов и их реализации на различных операционных блоках АЛУ.

Второй хорошо известный метод – конвейерная обработка. Операционный блок разделяется на несколько частей – уровней конвейера. На каждой ступени выполняется определенная стадия операции (например, считывание операндов, сравнение порядков чисел, сложение мантисс чисел и так далее).

Совмещение стадий выполнения нескольких операций на различных ступенях конвейера приводит к тому, что реализация следующей операции начинается до окончания предыдущей. Это значительно увеличивает быстродействие операционного блока.

Другой способ сокращения длительности выполнения многотактных операций – использование эффективных алгоритмов. При использовании таких алгоритмов сочетается использование быстродействующих блоков, одновременно анализа нескольких разрядов операндов и реализация конвейерного метода обработки.

Наиболее новый способ увеличения быстродействия всех блоков процессора ЭВМ – введение векторных операций – операций над упорядоченными массивами данных (в суперЭВМ векторные операции появились давно, в связи с чем в составе процессоров появилась специализация устройств по типам операндов – скалярные и векторные). Например, в современных процессорах появились регистровая память и средства обработки двух типов: векторные и скалярные.

К векторным средствам обработки относятся:

¨ один или несколько арифметических конвейеров для обработки элементов векторов;

¨ векторные регистры для хранения векторной информации.

Векторные средства обработки данных позволяют увеличить производительность ЭВМ в несколько раз.

 

6.Вопросы:

 

1. Определение АЛУ. Операции, выполняемые в АЛУ.

2. Что включает обобщённая структурная схема АЛУ?

3. Классификация АЛУ.

4. Методы повышения быстродействия АЛУ.

 

Тема 15:

"Запоминающие устройства"

Содержание:

1. Классификация
2. Цифровые запоминающие устройства
3. Наиболее распространённые в настоящее время ЗУ
4. Переносные накопители данных
5. Вопросы

 

Запоминающее устройство — носитель информации, предназначенный для записи и хранения данных. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям.

 

Классификация

По устойчивости записи и возможности перезаписи ЗУ делятся на:

1. Постоянные ЗУ (ПЗУ), содержание которых не может быть изменено конечным пользователем (например, BIOS). ПЗУ в рабочем режиме допускает только считывание информации.
2. Записываемые ЗУ (ППЗУ), в которые конечный пользователь может записать информацию только один раз (например, CD-R).
3. Многократно перезаписываемые ЗУ (ПППЗУ) (например, CD-RW).
4. Оперативные ЗУ (ОЗУ) обеспечивают режим записи, хранения и считывания информации в процессе её обработки. Быстрые, но дорогие ОЗУ (SRAM) строят на триггерах, более медленные, но дешёвые разновидности ОЗУ — динамические ЗУ (DRAM) строят на полевых транзисторах, использующихся в качестве емкостей. В обоих видах ЗУ информация исчезает после отключения от источника питания (например, тока).

 

По типу доступа:

1. Устройства с последовательным доступом (например, магнитные ленты).
2. Устройства с произвольным доступом (RAM) (например, оперативная память).
3. Устройства с прямым доступом (например, жесткие магнитные диски).
4. Устройства с ассоциативным доступом (специальные устройства, для повышения производительности БД)

 

По геометрическому исполнению:

1. дисковые (магнитные диски, оптические, магнитооптические);
2. ленточные (магнитные ленты, перфоленты);
3. барабанные (магнитные барабаны);
4. карточные (магнитные карты, перфокарты, флэш-карты, и др.)
5. печатные платы (карты DRAM, картриджи).

 

По физическому принципу:

1. перфорационные (с отверстиями или вырезами)

1.1 перфокарта

1.2 перфолента

1. с магнитной записью

2.1 ферритовые сердечники

2.2 магнитные диски

· Жёсткий магнитный диск

· Гибкий магнитный диск

2.3 магнитные ленты

2.4 магнитные карты

1. оптические

3.1 CD

3.2 DVD

3.3 HD-DVD

3.4 Blu-ray Disc

1. магнитооптические:

4.1 CD-MO

1. использующие накопление электростатического заряда в диэлектриках (конденсаторные ЗУ, запоминающие электроннолучевые трубки);
2. использующие эффекты в полупроводниках (EEPROM, флэш-память)
3. звуковые и ультразвуковые (линии задержки);
4. использующие сверхпроводимость (криогенные элементы) и другие.

По форме записанной информации выделяют аналоговые и цифровые запоминающие устройства.