Ma'ruza Real vaqt tizimlarining asosiy tushunchalari. Real vaqt tizimlarining tuzilishi, tarkibi va asosiy texnik va texnologik ko'rsatkichlari

Shart kodi bilan bir nechta teng registrlardan foydalanish. Ba'zi RISC protsessorlari (masalan, PowerPC) vaziyatni baholash natijasi shakllanadigan bir nechta teng registrlardan foydalanadi. Ushbu registrlarda mantiqiy operatsiyalar aniqlanadi, bu ba'zan optimallashtiruvchi kompilyatorga murakkab mantiqiy ifodalarni ushbu registrlardagi mantiqiy operatsiyalar ko'rsatmalari bilan baholashda filial ko'rsatmalarini almashtirishga imkon beradi.

Har bir bayonotda shart kodidan foydalanish. Ba'zi RISC protsessorlari (masalan, ARM) har bir ko'rsatmada shart kodidan foydalanadi. Har bir ko'rsatma formatida kompilyator bajariladigan shartning kodini yozadigan maydon mavjud. Agar ko'rsatmani bajarish vaqtida shart kodi ko'rsatmadagi kabi bo'lmasa, u e'tiborga olinmaydi. Bu shartli operatsiyalar natijalarini hisoblashda o'tish buyruqlaridan butunlay voz kechish imkonini beradi.



kesh xotirasi
Ko'rsatmalarni olish uchun zarur bo'lgan vaqt ko'p jihatdan xotira quyi tizimiga bog'liq va ko'rsatmalarni bajarishning yuqori tezligi tufayli ko'pincha RISC protsessorlari uchun cheklovchi omil hisoblanadi. Misol uchun, agar protsessor faqat kirish vaqti 60 ns bo'lgan DRAM-dan ko'rsatmalar olishi mumkin bo'lsa, unda ularni qayta ishlash tezligi (har bir tsikl uchun bitta ko'rsatma sifatida hisoblanadi) 16,7 MGts takt chastotasiga to'g'ri keladi. Ushbu muammo asosan kesh xotirasidan foydalanish orqali hal qilinadi.
Kesh-xotira (kesh) bu ijro birliklari va tizim operativ xotirasi (RAM) orasiga kiritilgan tez statik RAM (SRAM). U oxirgi ishlatilgan ko'rsatmalar va ma'lumotlarni saqlaydi, shuning uchun tsikllar va massiv operatsiyalari tezroq ishlaydi. Agar bajaruvchi qurilmaga ma'lumot kerak bo'lsa va u kesh xotirasida bo'lmasa, bu keshni o'tkazib yuborishdir: protsessor ma'lumotlarni olish uchun tashqi xotiraga kirishi kerak. Agar so'ralgan ma'lumotlar keshda bo'lsa, u keshga zarba bo'ladi: tashqi xotiraga kirish shart emas.
Shunday qilib, keshlar tashqi avtobuslarni yuklaydi, bu esa protsessorning ularga bo'lgan ehtiyojini kamaytiradi. Bu bir nechta protsessorlarga har birining ish faoliyatini yomonlashtirmasdan tashqi avtobuslarni almashish imkonini beradi.
, ular protsessor tomonidan burst access deb nomlanuvchi usul yordamida yuklanadi . Agar protsessorga bir bayt kerak bo'lsa ham, butun chiziq hali ham yuklanadi, chunki keyingi bajariladigan ko'rsatmalar yoki ishlatilayotgan ma'lumotlar yuklanishi mumkin. Blok o'tkazmalari ketma-ket xotira manzillaridagi ko'rsatmalar yoki ma'lumotlar uchun yuqori uzatish tezligini ta'minlaydi . Bunday uzatishlarda tashqi xotira quyi tizimiga faqat birinchi buyruqning manzili yoki berilgan manzil yuboriladi. Ketma-ket xotira manzillariga ko'rsatmalar yoki ma'lumotlar uchun keyingi barcha so'rovlar qo'shimcha manzilni uzatishni talab qilmaydi. Misol uchun, MC68040 kesh liniyasini yuklash uchun blok uzatishni amalga oshirsa, 16 baytni yuklash uchun 5 tsikl kerak bo'ladi va xotira blok o'tkazishni qo'llab-quvvatlamasa, 8 tsikl kerak bo'ladi.
Ma'lumotlar va ko'rsatmalarni birgalikda saqlaydigan kesh bitta kesh deb ataladi. Ishlashni yaxshilash usullaridan biri protsessorga uchta avtobusni kiritishdir: manzillar, ko'rsatmalar va ma'lumotlar. Garvard kesh arxitekturasi kesh xotirasining samaradorligini ikki baravar oshirish uchun ko'rsatmalar va ma'lumotlar keshlarini ajratadi . Odatda Garvard arxitekturasida uch turdagi keshlar mavjud: maxsus keshlar (masalan, TLB), ichki ko'rsatmalar va ma'lumotlar keshlari (birinchi daraja yoki L1 kesh) va tashqi yagona kesh (ikkinchi daraja yoki L2 kesh). L1 va L2 keshlarini birlashtirgan protsessorlar (ya'ni, protsessor paketi ichida) ko'pincha protsessordan tashqarida bitta L3 keshini qo'shimcha ravishda o'rnatadilar . Odatda L1 keshi protsessor chastotasida ishlaydi va hajmi 8...32Kb, L2 keshi protsessor chastotasida yoki uning yarmida ishlaydi va hajmi 128Kb...4Mb, L3 keshi tashqi shina chastotasida ishlaydi va hajmi 512Kb...8Mb.
Ma'lumotlar keshlari keshga ma'lumotlarni yozishda xatti-harakatlariga qarab ikki turga bo'linadi.

1. 
   Yozuvchi kesh. Kesh-xotiraning bunday turi, unga yozilsa, darhol tashqi xotiraga yozish siklini boshlaydi. Bunday keshning asosiy afzalligi soddaligi va keshdagi va xotiradagi ma'lumotlarning har doim bir xil bo'lishi, bu ko'p protsessorli tizimlarni qurishni osonlashtiradi.
   
2. 
   Qayta yozish keshi Ushbu turdagi kesh xotirasi ma'lumotlarni tashqi xotiraga yozilsa, to'g'ridan-to'g'ri yozmaydi. Xotiraga yozish chiziq keshdan chiqqanda yoki ko'p protsessorli tizimlarda sinxronizatsiya tizimining talabiga binoan amalga oshiriladi. Kesh xotirasining bunday tashkil etilishi bir xil xotira katakchasi yangilanadigan sikllarning bajarilishini sezilarli darajada tezlashtirishi mumkin (faqat oxirgisi yoziladi, to'g'ridan-to'g'ri yozish bilan keshda bo'lgani kabi barcha oraliq qiymatlar emas). Yana bir afzalligi shundaki, protsessorning tashqi avtobusga bo'lgan ehtiyoji kamayadi, bu esa uni bir nechta protsessorlar bilan birgalikda ishlatish imkonini beradi. Bunday tashkilotning kamchiliklari ko'p protsessorli tizimlarda kesh sinxronizatsiya sxemasining murakkabligi hisoblanadi.
   

Uning samaradorligi ancha yuqori bo'lganligi sababli, ko'pchilik zamonaviy protsessorlar qayta yozish keshidan foydalanadi.