 |
MIPS (Mega Instruction Per Second мил оп сек для чисел с фик. Точкой)
|
|
|
|
Организация данных в ЭВМ
Машинное слово является структурной единицей информации ЭВМ. С помощью машинного слова записываются числа, символы и команды. В современных ЭВМ длина машинных слов 32..128 разрядов.
В ЭВМ 2 формы представления двоичных чисел:
С фиксированной точкой 125,7
Пример его размещения в виде машинного слова из 16 разрядов (2 байта)
15- Знак числа 14-8 целая часть 7-0 дробная часть
Для целого числа:
| ЗН | ц | ц | ц | ц | ц | ц | ц | ц | ц | ц | ц | ц | ц | ц | ц |
Недостаток – малый диапазон представляемых чисел. 2 16 = 65536
 |
С плавающей точкой 0.34E-3 (нормальная форма записи
числа)
31 – знак числа 30-24 – порядок числа 23-0 мантисса
Недостаток – снижение быстродействия работы ЭВМ
Примеры
Целые числа
На примере типа byte 1 байт (0..255) 28
Чило 243= 11110011
ShortInt (-128..127) –целое со знаком тоже 1 байт, но
1 разряд показывает, что число отрицательное (0- это плюс 1 – минус)
Прямой код целых положительных и отрицательных чисел отличаются только старшим разрядом
Пример
Число 1001 и -1001 для 8 разрядов
00001001 10001001
Дополнительный код (беззнаковый формат)
используется для удобства реализации в ЭВМ
Получить дополнительный код: инвертируем значение всех бит и прибавляем 1
Пример:
Получим 8-разрядный дополнительный код числа -52:
00110100 - число |-52|=52 в прямом коде
Число -52 в обратном коде
11001100 - число -52 в дополнительном коде
Любая ЭВМ работает под управлением программы, реализующей в виде последовательности машинных команд алгоритм решения задачи. Под командой понимают совокупность сведений (в виде двоичных кодов), необходимых процессору для выполнения требуемого действия, а именно: сведения о типе операции и адресная информация о местонахождении обрабатываемых данных (операндов) и месте хранения результата. Команда содержит также в явной или неявной форме информацию об адресе следующей команды. Множество реализуемых процессором действий образует систему его команд.
|
|
|
Представление команд в ЭВМ
Поле команды состоит из 2 частей: операционной и адресной. В операционной указывается код операции (сложения,..) КОП. Адресная часть содержит адреса операндов. Под адресом понимается номер ячейки ОЗУ или ПЗУ, где записана информация. Форматы команд:
Одноадресные КОП А1
Двухадресные КОП А1 А2 (А1) ОП (А2) =(А2)
Трехадресные КОП А1 А2 А3 (А1) ОП (А2) =(А3)
Безадресные - только КОП, для них информация берется из регистров
Чем меньше адресов, тем больше команд для реализации 1 операции
Чем больше адресов, тем больше длина машинного слова
Чем больше объем памяти, тем длиннее поле для задания одного адреса
Кодовая таблица – это закодированное представление в машине букв, цифр, символов и управляющих сигналов.
Примеры кодовых таблиц:
ASCII (American Standard Code For Information Interchange)
ANSI (American National Standard Institute)
Пример, ASCII Латинская буква А в ASCII представлена десятичным числом 65
Центральные устройства персональных ЭВМ.
В персональных ЭВМ функции центрального процессора выполняет микропроцессор (МПр), который представляет собой сверхбольшую интегральную схему, реализованную в едином полупроводниковом кристалле. Производительность ПЭВМ во многом определяется быстродействием МПр.
Основными характеристиками МПр, определяющими его производительность, являются:
- тактовая частота;
- степень интеграции (технологические нормы);
|
|
|
- разрядность обрабатываемых данных;
- технология обработки
Тактовая частота - это частота, с которой МПр выполняет все операции.Эти сигналы задаются электронным устройством, называемым тактовым генератором. Главным элементом этого устройства является кристалл кварца, который при подаче на него электрического напряжения вырабатывает импульсы строго определенной частоты. Обработка информации тем быстрее, чем выше тактовая частота. Применение технологии умножения частоты позволяет повысить скорость работы внутренних блоков МПр. В этом случае говорят о внутренней и внешней тактовой частоте. Первая характеризует скорость обработки данных внутри МПр, а вторая - скорость выполнения операций обмена.
1. Быстродействие
MIPS (Mega Instruction Per Second мил оп сек для чисел с фик. Точкой)
МФЛОПС (MFLOPS - Mega Floating Operation Per Second - мил оп сек для чисел с плавающей Точкой) 10^6
GFLOPS- Giga Floating Operation Per Second - миллиард оп сек для чисел с плавающей Точкой) 10^9
ТFLOPS- Floating Operation Per Second - триллион оп сек для чисел с плавающей Точкой) 10^12
Pflops 10^15 петафлопс
тактовая частота характеризует производительность подсистемы (процессора, памяти и пр.), то есть количество выполняемых операций в секунду. Каждая операция выполняется за определенное количество тактов – электрических импульсов. Генератор тактовых импульсов генерирует электрические импульсы.
Примеры
Тактовая частота - 33 МГц соответствует 7 млн оп сек.
Частота ядра 3,2 ГГц 5ГГц
- Степень интеграции определяется размером кристалла и количеством реализованных в нем транзисторов, или, как говорят, технологическими нормами, под которыми понимают минимальные размеры транзисторов.
Повышение степени интеграции позволяет МПр работать на более высокой внутренней тактовой частоте за счет более высокой синхронизации сигналов между его функциональными узлами, так как при сокращении расстояния между транзисторами уменьшается задержка передачи сигналов, проходящих по ним. Кроме этого, переход на более “компактную” структуру позволяет снизить энергопотребление и тепловыделение МПр.
|
|
|
