Средства обработки данных

В суперскалярном процессоре одновременно с обработкой команды готовятся данные для ее исполнения и вывода результатов. Рассмотрим основные устройства, используемые для обработки данных (операндов).

Блок загрузки-сохранения (Load-Store Unit — LSU) используется:

• • для загрузки операндов в регистры из кэш-памяти данных перед обработкой данных;
• • записи (сохранения) результатов обработки в кэш данных (Date Cache — DC). После выполнения операций полученные результаты сначала поступают в блок завершения, где они накапливаются в специальной буферной памяти, а затем с помощью LSU записываются в кэш-данных или основную память в соответствии с исходной последовательностью команд программы.

Блок завершения предназначен для накопления результатов обработки с последующей обратной записью в кэш-данных или основную память. Операция обратной записи позволяет восстановить последовательность выдачи результатов в соответствии с исходной последовательностью команд программы. Блок содержит буферную память типа очереди, в которую по мере поступления записываются результаты, получаемые от исполнительных устройств. Обратная запись результатов из буфера осуществляется через регистры процессора (GPR, FPR) в соответствии с порядком поступления команд, выбираемых устройством управления, благодаря чему восстанавливается необходимая последовательность результатов.

Блок интерфейса с памятью (Memory Interface Unite — МШ) предназначен для вычисления адреса операндов, выбираемых из памяти. В его состав входят устройства генерации адреса (Address Generated Unit — AGU), которые в соответствии с заданными в командах способами адресации одновременно формируют адреса двух операндов: один для операции чтения, второй для операции записи. Блок МШ может производить спекулятивную выборку данных (предварительное чтение операндов для команд), которые еще не поступили на выполнение. Если команда, для которой проведена спекулятивная выборка операнда, не поступает на исполнение, то считанные данные теряются.

Буфер переупорядочивания обращения к памяти (Memory Order Buffer — MOB) предназначен для обращения к кэш-памяти второго уровня или основной памяти по системной шине. Такая необходимость возникает при кэш-промахах, когда адресуемый операнд отсутствует во внутренней кэш-памяти данных. Буфер МОВ реализует спекулятивную выборку при чтении операнда. В его составе имеется буфер для хранения данных, записываемых в основную память. Буферная память позволяет задержать запись результата до того момента, когда системная шина завершит выполнение других циклов обмена, например выборки команд или чтения процессором новых операндов.

Запись результатов производится, когда процессор выполняет команды, не требующие обращения к системной шине. Благодаря этому обеспечивается дополнительное повышение производительности системы.