Κεφάλαιο3 | Ενότητα2 | Προηγούμενο | Λεξικό όρων

Ανακεφαλαιώνοντας λοιπόν...

  Η λειτουργία του ρολογιού καθορίζει το πότε θα γίνει ανάγνωση ή εγγραφή ενός σήματος. Στην ακμοπυροδοτούμενη λειτουργία γίνεται ανάγνωση ή εγγραφή ενός σήματος, από ένα στοιχείο μνήμης σε ένα άλλο, μέσω ενός συνδυαστικού κυκλώματος, σε έναν ή δύο κύκλους ρολογιού.

  Το τμήμα της διόδου δεδομένων που χρησιμοποιείται για την ανάκληση των εντολών και την αύξηση του απαριθμητή προγράμματος, αποτελείται από τη μνήμη εντολών, τον απαριθμητή προγράμματος και έναν αθροιστή.

  Το τμήμα της διόδου δεδομένων για τις εντολές τύπου R αποτελείται από το αρχείο καταχωρητών και την ALU. Οι δύο μονάδες που χρειάζονται για την εκτέλεση των εντολών φόρτωσης και αποθήκευσης, είναι η μονάδα μνήμης δεδομένων και η μονάδα επέκτασης προσήμου. Η δίοδος δεδομένων για τις εντολές διακλάδωσης με συνθήκη χρησιμοποιεί την ALU για τον υπολογισμό της συνθήκης διακλάδωσης και έναν αθροιστή για τον υπολογισμό της διεύθυνσης του στόχου διακλάδωσης.

  Για την κατασκευή της διόδου δεδομένων ενός κύκλου, ενώνουμε τα τμήματα της διόδου δεδομένων για κάθε τύπο εντολής και προσθέτουμε πολυπλέκτες και τα απαραίτητα σήματα ελέγχου.

  Για την κατασκευή της μονάδας ελέγχου της ALU κωδικοποιούμε τις τρεις εισόδους ελέγχου που έχει, ανάλογα με τη λειτουργία που εκτελεί κάθε φορά. Για την κατασκευή της βασικής μονάδας ελέγχου, πρέπει να προσθέσουμε τις αρτηρίες με τέτοιο τρόπο ώστε να κατευθύνουμε τις εντολές στη δίοδο δεδομένων. Επιπλέον πρέπει να προσθέσουμε τις γραμμές ελέγχου.

  Στην υλοποίηση της μονάδας ελέγχου με λογικά κυκλώματα, χωρίζουμε τις εντολές σε μια σειρά από βήματα και κατασκευάζουμε τους αντίστοιχους πίνακες αληθείας. Η δομή που χρησιμοποιείται για την υλοποίηση αυτή ονομάζεται προγραμματιζόμενη λογική ελέγχου ή PLA.

   Η συνολική απόδοση της υλοποίησης με μεταβλητό κύκλο ρολογιού είναι ταχύτερη από την απόδοση της υλοποίησης που χρησιμοποιεί ένα μόνο κύκλο ρολογιού για κάθε εντολή. Για να έχουμε μεγαλύτερη απόδοση είναι καλύτερη η χρήση μικρότερου κύκλου ρολογιού, το οποίο απαιτεί πολλούς κύκλους ρολογιού ανά εντολή.

  Τα βασικά πλεονεκτήματα της υλοποίησης πολλών κύκλων στη δίοδο δεδομένων, είναι: οι εντολές χρησιμοποιούν διαφορετικό κύκλο ρολογιού και μοιράζονται τις λειτουργικές μονάδες κατά την διάρκεια εκτέλεσής τους.

  Η εκτέλεση των εντολών χωρίζεται σε κύκλους ρολογιού έτσι ώστε να ισορροπηθεί ο αριθμός λειτουργιών που εκτελούνται σε ένα κύκλο ρολογιού και να μειωθεί ο χρόνος κύκλου ρολογιού. Οι εντολές χρειάζονται από 3 έως 5 βήματα για να εκτελεστούν, κάθε ένα από τα οποία χρειάζεται ένα κύκλο ρολογιού, περίπου του ίδιου μήκους. Τα δύο πρώτα βήματα είναι ανεξάρτητα από τον τύπο της εντολής.

  Μια μέθοδος για την υλοποίηση της μονάδας ελέγχου είναι οι μηχανές πεπερασμένων καταστάσεων. Οι μηχανές πεπερασμένων καταστάσεων αποτελούνται από καταστάσεις και βέλη, τα οποία δείχνουν την κατεύθυνση στην αλλαγή των καταστάσεων.

  Κατά την εκτέλεση των εντολών, τα δύο πρώτα βήματα είναι ίδια για όλες τις εντολές. Επομένως, το τμήμα της μηχανής πεπερασμένων καταστάσεων για τα δύο πρώτα βήματα των εντολών είναι κοινό. Τα υπόλοιπα τμήματα αποτελούνται από καταστάσεις ανάλογα με την λειτουργία της κάθε εντολής.

   Μια μηχανή πεπερασμένων καταστάσεων μπορεί να υλοποιηθεί με έναν καταχωρητή και ένα κύκλωμα συνδυαστικής λογικής.