Студентам > Курсовые > Анализ операций умножения и деления в конкретной модели АЛУ
Анализ операций умножения и деления в конкретной модели АЛУ
Страница: 3/3
Сравнительный анализ выполнения арифметических команд
в различных типах процессоров
Закончив рассмотрение АЛУ DSP, попробуем сравнить
его производительность по арифметическим операциям, например, с
i486DX - достаточно мощным
универсальным процессором. Начнем с того, что в АЛУ цифрового сигнального
процессора любая инструкция исполняется за один цикл, вместо нескольких циклов
во втором процессоре. Работает такой процессор на частоте до 33.3 Мгц ( при этом
i486DX работает на частоте
50 Мгц, а улучшенные версии на частотах до 133 Мгц ). Операции с плавающей
точкой имеют 40 разрядные операнды, вместо 80 разрядных в FPU
i486DX. Остальные параметры ( конвейеризация,
архитектурные решения ) практически идентичны. Для примера ниже дана таблица,
отображающая время исполнения программы “быстрого преобразования Фурье” на 1024
точки для процессоров i486DX2-66
и ADSP-21xx
Операция
Время выполнения
i486DX2-66
ADSP-21xx
БПФ на 1024 точки
20 ms
2.23 ms
Получаются довольно странные результаты. У более мощного процессора время
выполнения в 10 раз больше, чем у менее мощного. Из-за чего так происходит ?
Прежде всего надо отметить, что аппаратно реализованное умножение в
DSP дает основной выигрыш в скорости. Во-вторых,
DSP менее универсален, по сравнению с
i486, поэтому арифметические операции у него
оптимизированы для работы в реальном времени, то есть скорость их выше. Конечно
скорость достаточно сильно зависит от алгоритмов умножения, деления и сложения.
Ведь какой бы ни была скорость процессора плохо оптимизированный алгоритм будет
приводит к лишним схемным решениям, потере времени на выполнение лишних
микрокоманд и, как следствие, ухудшение параметров процессора. В некоторых
процессорах ( уже практически отсутствующих на рынке, например
i8080 или его преемник Zilog
Z80 ) команд умножения и деления нет. В этом случае данные
арифметические операции реализовывались программно, через сложение и сдвиги.
Соответственно производительность при вычислениях падала в несколько раз.
На сегодняшний день производительность процессоров при выполнении
арифметических операций является довольно значительным параметром. Сегодняшний
компьютер невозможно представить без средств мультимедиа , а мультимедиа - это
огромные объемы оцифрованной графики и звука, причем сжимаемые и разжимаемые в
реальном времени ( форматы MPEG, GSM ). Конечно многие из обязанностей
центрального процессора берут на себя контроллеры ввода-вывода ( звуковая и
видеокарты ), но чаще всего в них нет встроенной поддержки кодирования и
декодирования информации. Еще пример: сейчас используются базы данных с
максимальным размером около 4 Тб. Соответственно, такие объемы информации
требуют значительных вычислительных возможностей для ускорения поиска и
обращения к записям.
Таким образом получается, что тщательно продуманные реализации алгоритмов
арифметических операций и схемных решений ведут к увеличению
быстродействия центрального процессора и, как следствие, получению более широких
возможностей работы с информацией.
Список литературы
1.Справочник по цифровой вычислительной технике ( процессоры и память ),
”Технiка”,1979
2.Цифровые сигнальные процессоры, “Микроарт“, 1996
3.Григорьев “Микропроцессор i486“,1993
4.СD-ROM “Intel
на Comtek’98” ( образ российского веб-сайта
Intel )
5.CD-ROM “Intel Architecture
Information Library”
6.Лекции по курсу “Вычислительные машины и сети”
Введение...............................................................................................................................................................
Типы
микропроцессоров......................................................................................................................
Обобщенная структурная схема персонального
компьютера..............................
Арифметико-логическое
устройство.........................................................................................
Общие сведения, функции и
классификация.........................................................................................
Алгоритмы сложения (вычитания) и умножения в
АЛУ................................................................
Цифровые сигнальные
процессоры..........................................................................................
Алгоритм выполнения сложения и деления в арифметико-логическом устройстве, на
примере цифрового сигнального процессора семейства
ADSP-21xx...................................
Арифметика и типы
данных...........................................................................................................
Строки
битов............................................................................................................................................
Числа без
знака..........................................................................................................................................
Числа со знаком в форме дополнения до
двух...................................................................................
Дробь
1.15....................................................................................................................................................
Арифметические операции
АЛУ...........................................................................................................
Арифметика
МАС.....................................................................................................................................
Арифметика устройства
сдвига.........................................................................................................
АЛУ.....................................................................................................................................................................
Структура
АЛУ.........................................................................................................................................
Стандартные
функции............................................................................................................................
Режим “насыщения” и
“защелки”.......................................................................................................
Деление.........................................................................................................................................................
МАС
(умножитель/аккумулятор)................................................................................................
Блок-схема
МАС.........................................................................................................................................
Операции
МАС...........................................................................................................................................
Переполнение, насыщение и окружение в
МAС................................................................................
Сравнительный анализ выполнения арифметических команд в различных типах
процессоров
Список
литературы..................................................................................................................................
Главная
Документация
Файлы
Информация
