Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/TI/D19791011Elc040.shtml

Новый мини-компьютер фирмы ТI, совместимый с предыдущими изделиями серии

УДК 681.321—181.4

Дарен Аппельт (Daren R. Appelt)
Фирма Texas Instruments Inc. (Остин, шт.Техас)

Daren R. Appelt. Making it compatible and better:designing a new high-end computer, pp.131—136.

Благодаря новому арифметико-логическому устройству, реализованному на процессорных модулях-секциях, блокам кэш-памяти и дополнительным инструкциям новый мини-компьютер 990/12 по производительности в три раза превосходит мини-компьютер 990/10, сохраняя при этом архитектурные черты, свойственные семейству 990. Описывается новый мини-компьютер, программно, электрически и конструктивно совместимый с другими компьютерами семейства и отличающийся повышенной надежностью и возможностями самотестирования и самодиагностики.

Учитывая увеличение затрат на создание программного обеспечения, с одной стороны, и достижения в развитии аппаратных средств и архитектуры, с другой, инженеры по вычислительной технике сталкиваются со все более серьезной проблемой: необходимостью повышения быстродействия и производительности новых моделей компьютеров без потери совместимости с существующими моделями данного семейства. Модель 990/12 фирмы Texas Instruments, новая старшая модель ее серии мини-компьютеров2{Электроника, 1979, №11, с.4}, является хорошей иллюстрацией того, какие новые процедуры проектирования необходимы для решения подобной проблемы.

Благодаря применению новейших микропроцессорных модулей-секций и введению поточной обработки инструкций в архитектуру аппаратных средств разработчикам компьютера удалось в три раза повысить его среднюю производительность при использовании существующего программного обеспечения по сравнению с предыдущей старшей моделью семейства, устройством 990/10. Дальнейшее повышение производительности может быть достигнуто благодаря использованию оригинальной рабочей кэш-памяти, которая занимает место обычного регистрового блока, превосходя его по своим характеристикам.

В дополнение к программной совместимости разработчики компьютера сделали его также электрически и конструктивно совместимым с предыдущими моделями 990/5 и 990/10, как для того, чтобы в новых системах можно было использовать существующие схемные платы памяти и периферийного контроллера, так и для того, чтобы позволить осуществлять расширение возможностей машины на месте эксплуатации (рис.1).

Новый мини-компьютер 990/12, центральный процессор которого, размещенный на двух схемных платах», показан на фотографии, не только выполняет существую
Рис.1. Новый мини-компьютер 990/12, центральный процессор которого, размещенный на двух схемных платах», показан на фотографии, не только выполняет существующие программы, но электрически и конструктивно совместим с другими компьютерами данного семейства. Однако шасси на 17 гнезд требует более мощного источника питания.

Кроме того, путем удвоения числа типов инструкций и введения управляющей памяти с возможностью перезаписи (оперативной управляющей памяти) разработчики предоставили пользователям средства повышения быстродействия и производительности до уровней, сравнимых с параметрами таких мини-компьютеров высшего класса, как PDP-11/60 и PDP-11/70 фирмы Digital Equipment Corp. или серии Eclipse фирмы Data General Corp.

Третьей целью разработки мини-компьютера 990/12 было повышение надежности и улучшение возможностей тестирования по сравнению с соответствующими показателями предыдущих процессоров. Приблизительно 20% общего объема аппаратных средств процессора 990/12 используется только для расширения возможностей автоматического аппаратного самотестирования.

При обеспечении общей совместимости центральный процессор модели 990/12 сделан электрически взаимозаменяемым с моделью ЦП 990/10. Оба процессора выполнены на двух схемных платах и идентичные сигналы выведены на идентичные контакты их разъемов. Это улучшает совместимость машин. Однако их совместимость имеет, безусловно, некоторые пределы.

Мини-компьютер 990/12 работает в три раза быстрее модели 990/10. При этом он потребляет также почти в три раза большую мощность — для модели 990/12 ток от источника питания напряжением +5 В составляет около 22А против 8А для модели 990/10. Такое увеличение потребляемой мощности означает, что прежнее шасси на 13 схемах плат далеко не удовлетворяет требованиям центрального процессора модели 990/12. Поэтому модель 990/10, выполненная на шасси на 13 гнезд, не может быть преобразована в модель 990/12. Однако взаимозаменяемость моделей 990/10 и 990/12 обеспечивается при их выполнении в новом шасси на 17 гнезд.

Основные характеристики аппаратных средств

Аппаратные средства вновь разработанного центрального процессора 990/12 в нескольких отношениях отличаются от аппаратных средств существующих компьютеров 990 (рис.2). Организация поточной обработки инструкций и введение двух блоков кэш-памяти (что стало возможным благодаря применению новой полупроводниковой технологии) обеспечили увеличение быстродействия оригинальной архитектуры, свойственной семейству 990 и характеризующейся наличием рабочей памяти. Специальная память трассировки ошибок является основой специальных аппаратных средств, введенных в машину для повышения надежности и расширения возможностей самодиагностики. Оперативная управляющая память и новые инструкции еще более расширяют диапазон производительности мини-машин семейства 990 (см. врезку «Вопрос производительности»).

Введение дополнительных блоков памяти в архитектуру компьютера 990 обеспечивает увеличение производительности модели 990/12. В число новых блоков памя
Рис.2. Введение дополнительных блоков памяти в архитектуру компьютера 990 обеспечивает увеличение производительности модели 990/12. В число новых блоков памяти входят кэш-память рабочей области (рабочая кэш-память), кэш-память шины Tiline, блок регистровой блокнотной памяти, а также оперативная управляющая память. Память трассировки ошибок помогает осуществлять диагностику.

Выполнение инструкций теперь осуществляется в совмещенном режиме — режиме конвейерной, или поточной, обработки — при этом циклы преобразования адресов памяти выполняются перед циклами фактического обращения к памяти. Это осуществляется путем заблаговременной выборки инструкций в двухрегистровую очередь инструкций и путем поточного обмена микроинструкциями и данными с памятью. Неизменной осталась 48-разрядная шина, которая образует по сути основную панель машины, связывает между собой отдельные элементы машины и является основой электрической и конструктивной совместимости мини-компьютера 990/12 с другими машинами семейства.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) центрального процессора мини-компьютера 990/12 реализуется на 4-разрядных микропроцессорных модулях-секциях, Шоттки/ТТЛ-приборах SIN74S481 фирмы TI, вместо менее быстродействующих стандартных ТТЛ-микросхем, применяемых в модели 990/10. Микропроцессор SN74S481 содержит накапливающий регистр двойной длины (32 бит), программный счетчик и регистр адреса памяти. В дополнение к логическим и арифметическим операциям этот микропроцессор при помощи микропрограммной последовательности реализует операции умножения, деления (как со знаком, так и без знака), а также формирование циклического избыточного кода.

Наличие двух «прозрачных» хранящих регистров на каждом входе арифметико-логического устройства позволяет как бы удвоить загрузку (использование) входных шин. Другими словами, после того как в эти хранящие регистры приняты входные операнды для АЛУ, шины освобождаются и их можно использовать для передачи различных данных в другие блоки системы.

Блок регистровой блокнотной памяти, который является также новым для семейства 990, используется главным образом при реализации расширенного набора команд, особенно стандартных программ с плавающей запятой, причем работает он по написанной микропрограмме. 16 регистров этого блока «видимы» только на уровне микроинструкций, причем только один регистр (указатель рабочей памяти) предварительно очищается системой.

Блок преобразования адресов памяти реализует те же самые функции преобразования, что и в мини-компьютере 990/10. Хотя большинство преобразований выполняется заблаговременно, перед непосредственным обращением к памяти, потери времени в случае невозможности заблаговременного преобразования оказываются минимальными благодаря тому, что преобразование осуществляется очень быстро.

Новая двухсловная регистровая очередь инструкций, используемая в режиме поточной обработки, особенно выгодна в случае коротких, однословных инструкций. Она также ускоряет и упрощает декодирование двухсловных инструкций, что является важным фактором, поскольку теперь в расширенном наборе содержится много подобных инструкций.

Вспомогательные аппаратные средства для самотестирования позволяют проверять работоспособность центрального процессора без участия других устройств системы и дают возможность локализовать неисправность с точностью до схемных печатных плат; в то же самое время аппаратные средства центрального процессора проверяются и подготавливаются для выполнения диагностических программ, используемых на более высоких уровнях. В состав аппаратных средств обеспечения тестирования входят 256 слов управляющей постоянной памяти, часть оперативной управляющей памяти, используемой для прогона дополнительных тестов из локальной стираемой программируемой постоянной памяти (СППЗУ), хранящих регистров, которые используются для создания цепей обратной связи, когда нет другого способа непосредственно подтвердить результаты тестирования, а также внутренней памяти трассировки ошибок.

Последовательность самотестирования выполняется автоматически при включении питания или может быть запущена диагностической программой по инструкции выполнения микродиагностики. В любом случае эта последовательность начинается с выполнения 256 микроинструкций программы инициализации микродиагностики, которые записаны в управляющую память.

Память трассировки ошибок

В процессе нормальной работы мини-компьютера 990/12 каждое обращение к памяти всегда фиксируется при помощи кольцевой буферной памяти емкостью шестнадцать 32-разрядных слов Этот кольцевой буфер, необычный для мини-компьютера, называется памятью трассировки ошибок и используется для восстановления и диагностики в случае ошибок, связанных с программными или аппаратными средствами. Каждое слово памяти трассировки ошибок фиксирует подробные сведения о том, что происходит во время одного обращения к памяти,— оно содержит 16-бит адрес, код операции чтения или записи, а также значения различных признаков. В памяти трассировки ошибок будут фиксироваться данные независимо от того, к какому типу памяти производится обращение,— рабочей кэш памяти, кэш-памяти шины Tiline или основной памяти.

В мини-компьютере 990/12 уровень прерываний 2 резервируется в качестве уровня прерываний ошибок системы. Как только происходит особое прерывание уровня 2, кольцевое переключение памяти трассировки ошибок прекращается, так что в памяти остается запись о том, что происходило в течение 16 последних обращений к памяти. Программа обработки прерываний уровня 2 проверит содержимое регистра состояний при прерываниях по ошибке, чтобы определить, почему был выработан этот сигнал прерывания. После этого специальная программа, анализируя зафиксированную в памяти трассировки ошибок «историю» данной ошибки может определить, как и почему произошла ошибка.

Однако не все прерывания уровня 2 являются фактически неисправностями системы. На этом уровне производится обработка и других ситуаций, если по своему характеру они аналогичны ошибкам. Если, например, в регистре контрольной точки (точки прерывания) задано условие контрольной точки и это условие удовлетворяется, то происходит особое прерывание уровня 2. При этом сохраняется запись событий, приводящих к контрольной точке,— а это весьма полезная информация для отладки программных средств.

Введение рабочей кэш-памяти в аппаратные средства мини-компьютера 990 обеспечивает значительное повышение быстродействия при сохранении базовой архитектуры семейства.

Рабочая кэш-память

Оригинальная архитектура мини-компьютеров 990 с рабочей памятью отличается тем, что регистровый блок фактически размещается в так называемой рабочей области основной памяти вместо использования специализированных регистров центрального процессора. Этот компромисс стоимости и производительности выгоден для младших моделей семейства мини-машин в тех случаях, когда приходится обрабатывать много прерываний,— именно в этих случаях обычно применяется микропроцессор или микрокомпьютер TMS 9900. Несмотря на то что в среднем 40% обращений центрального процессора к памяти затрачивается на обмен с рабочим блоком памяти, архитектура мини-машины 990 с рабочей памятью оказывается весьма рациональной для подобных приложений, поскольку эффективность контекстного переключения в основном определяется числом дополнительных циклов памяти, затрачиваемых на обмен с регистрами рабочей памяти. Никаких специальных циклов памяти в данном случае не требуется для запоминания содержимого регистров, поскольку сами регистры уже находятся в основной памяти. После контекстного переключения следующая программа работает с совершенно новым набором регистров рабочей памяти, в который уже загружены значения, необходимые для выполнения программы; тем самым исключаются дополнительные циклы памяти, обычно необходимые для загрузки новых регистровых значений.

Операции с памятью

Операции памяти

Число циклов памяти, требуемых на 100 гипотетических операций

Без рабочей кэш-памяти в процессоре

С рабочей кэш-памятью в процессоре

Обращения к памяти при выполнении потока инструкций

40 (40 чтения, 0 записи)

40 (40 чтения, 0 записи)

Обращения к рабочей области

40 (26,7 чтения, 13,3 записи)

6 (2 чтения, 4 записи)

Обращения за обычными данными

20 (13,3 чтения, 6,7 записи)

20 (13,3 чтения, 6,7 записи)

Общее число циклов памяти, требуемое для выполнения операций

100 (80 чтения, 20 записи)

66 (55,3 чтения, 10,7 записи)

Однако в старших моделях мини-компьютеров между контекстными переключениями обычно выполняется большее число операций. Фактически вспомогательная статистика относительно работы процессора в типичном приложении мини-компьютера старшей модели (в системе на КОБОЛе с обслуживанием нескольких информационно-справочных терминалов) показывает, что между контекстными переключениями обычно выполняется около 30 инструкций, каждая из которых требует в среднем приблизительно 1,7 обращений к регистрам рабочей памяти. В этом случае дополнительные циклы памяти, затрачиваемые на обращение к регистрам рабочей памяти, не компенсируются эффективностью контекстного переключения.

Повышение эффективности

Для повышения эффективности работы мини-компьютера 990/12 в подобных приложениях в его структуру были введены 16 аппаратных регистров. Процессор может обращаться к ним независимо от основной памяти, однако вместо того чтобы работать как обычный регистровый блок, они используются в качестве кэш-памяти, или буфера для рабочих регистров. Введение кэш-памяти не только улучшает показатели быстродействия архитектуры машин 990 с рабочей памятью, но также позволяет мини-компьютеру 990/12 превзойти по производительности аналогичную машину с обычным регистровым блоком памяти.

Каждый из 16 регистров имеет свой бит признака, показывающий, когда регистр загружен (когда он «занят»). 16-регистровая кэш-память работает в соответствии с изложенной ниже процедурой. Прежде всего в начале выполнения новой программы или участка программы после контекстного переключения все регистры и биты признаков «регистр занят» сбрасываются. Затем, по мере загрузки регистров в процессе выполнения программы, устанавливается каждый соответствующий признак занятости регистра.

Если какая-либо инструкция пытается прочитать регистр, который еще не загружен (т.е. запрошенных данных нет в кэш-памяти), то выполняется цикл чтения памяти с обращением к реальному регистру рабочей памяти (т.е. размещенному в основной памяти). При этом значение, выбираемое из основной памяти, загружается в соответствующий регистр рабочей кэшпамяти (с установкой теперь признака занятости этого регистра), так что выполнение инструкции может продолжаться. Наконец, если необходимо произвести контекстное переключение, те регистры, которые были отмечены как занятые, переписываются в рабочую область основной памяти, после чего выполняется это контекстное переключение.

Согласно статистическим данным для этой процедуры на обслуживание рабочей кэш-памяти во время типичного контекстного переключения затрачивается в среднем 7,5 циклов памяти. Поскольку для средней инструкции производится около 1,7 обращений к регистрам рабочей области, накладные затраты на управление кэшпамятью и случаи отсутствия необходимых данных в кэш-памяти соответствуют несколько более чем четырем инструкциям (7,5:1,7≈4). Таким образом, более 25 из 30 инструкций выполняются без необходимости каких-либо обращений к памяти для выборки данных регистров рабочей области. Это означает, что машина 990 с рабочей кэш-памятью будет использовать меньшее число циклов обращения к памяти для управления регистровым блоком, чем машина с обычным регистровым блоком общего назначения, поскольку для каждого контекстного переключения производится запоминание и восстановление значения минимального числа регистров. Кроме того, запоминание и восстановление соответствующего числа регистров осуществляется автоматически аппаратными средствами, что исключает затраты циклов памяти, необходимые для выполнения программы управления регистрами в машине с обычным регистровым блоком.

В процессоре 990/12 рабочая кэш-память реализуется на 16 биполярных 16-разрядных регистрах и 16 отдельных триггерах признаков занятости регистров. Каждый из этих аппаратных регистров всегда соответствует одному и тому же логическому регистру рабочей области. Процедура обслуживания рабочей кэш-памяти выполняется при помощи микропрограммной последовательности, в то время как аппаратно-реализованная логика проверяет значение соответствующего признака занятости.

Кроме того, для сокращения времени обращения к основной памяти в схему шины Tiline был введен буфер. Чтобы оценить потенциальные достоинства различных конструкций кэш-памяти для мини-машины 990/12, разработчики проанализировали влияние рабочей кэш-памяти на взаимодействие процессора с основной памятью.

Как можно видеть из статистических данных, приведенных в таблице, рабочая кэш-память процессора 990/12 изменяет функциональное распределение операций с памятью для шины Tiline я уменьшает общее число циклов памяти, требуемых для выполнения программы. При наличии рабочей кэш-памяти доминирующими операциями с памятью являются обращения, связанные с выполнением потока инструкций. В общем случае благодаря этому будет увеличиваться коэффициент совпадения («попадания») — отношение числа раз, когда требуемое слово оказывается в кэш-памяти, к общему числу обращений за этим словом,— для новой кэш-памяти шины Tiline; причина заключается в том, что кэш-память заполняется соседними ячейками из основной памяти, а обращения к инструкциям программы чаще всего осуществляются по близким адресам. Резкое уменьшение числа операций с памятью, связанных с обращением к рабочей области, позволит, кроме того, использовать большую часть кэш-памяти для хранения инструкций и общих данных, что приведет к дальнейшему увеличению коэффициента совпадения для кэш-памяти.

Поскольку число циклов записи в память, требуемое для выполнения программы, благодаря использованию рабочей кэш-памяти сокращается приблизительно вдвое, для кэш-памяти шины Tiline не столь важна эффективность при выполнении циклов записи. Одним из следствий такого положения является экономия затрат на конструкцию кэш-памяти при весьма незначительном ухудшении характеристик системы. В общем можно сказать, что введение рабочей кэш-памяти в процессор не только уменьшает число обращений в основную память и, следовательно, снижает требования к частотным свойствам, но также повышает эффективность работы новой кэш-памяти шины Tiline.

Микрокодирование

Как и в случае мини-машины 990/10, набор инструкций модели 990/12 был реализован при помощи микрокодирования. Однако новый компьютер позволяет также пользователям разрабатывать свои собственные инструкции,— для этого служит оперативная (с возможностью перезаписи) управляющая память WCS.

Эта управляющая память была рассчитана на объем до 4096 слов длиной по 64 бит, что значительно больше, чем 256 слов по 56 бит, используемых в модели 990/10 (рис.3). В настоящее время из всего объема управляющей памяти заняты только первые 3072 слова. Первые 2048 слов сейчас реализованы в виде постоянной памяти, содержащей микрокоды для набора команд модели 990/12 и часть микропрограммы самотестирования. Остальные 1024 слова относятся к оперативной управляющей памяти и реализуются в виде запоминающего устройства с произвольной выборкой (ЗУПВ). Из этих 1024 слов 496 слов и некоторые из уровней инструкции расширенных операций ХОР резервируются для использования в будущих пакетах программ. Вход в оперативную управляющую память осуществляется при помощи инструкции ХОР. Эта инструкция может работать двумя способами: она может выполнять контекстные переключения неявно, с использованием указателя рабочей области и хранящегося в памяти вектора программного счетчика, или передавать управление непосредственно на микропрограмму, хранящуюся в оперативной управляющей памяти.

Из 4096 64-бит слов управляющей памяти мини-компьютера 990/12 в настоящее время заняты только 3072. Из занятых слов 1024 слова впервые предоставляются
Рис.3. Из 4096 64-бит слов управляющей памяти мини-компьютера 990/12 в настоящее время заняты только 3072. Из занятых слов 1024 слова впервые предоставляются пользователю как оперативная управляющая память, а другие секции резервируются для будущего расширения программных средств.

Тот факт, что инструкция ХОР предусматривает два режима работы, позволяет разработчику писать прикладные программы, использующие специальные функции ХОР (экстракоды), причем реализовать одни и те же функции либо путем микропрограммирования, либо на языке ассемблера. Такая гибкость упрощает обеспечение совместимости программных средств, поскольку при написании прикладной программы не приходится учитывать, реализуется ли данная функция в виде микрокода или в виде подпрограммы на языке ассемблера. Пользователь может выполнить прикладную программу на модели с меньшей производительностью или на модели 990/12, где эта функция реализуется в виде микрокода, хранящегося в оперативной управляющей памяти.

Во время проектирования аппаратных средств модели 990/12 была начата параллельная работа по созданию набора служебных программ (утилит) для реализации микрокодов инструкций, самотестирования и диагностики. Предполагалось, что в дальнейшем заказчики смогут использовать те же самые утилиты при разработке микропрограмм оперативной управляющей памяти. В результате был создан необычно полный набор утилит, включающий ассемблер микрокода (MICASM), отладчик микрокода (MICDBG) и транслятор микрокода (OBJ10).

Утилиты для разработки микрокода

Ассемблер микрокода принимает от пользователя директивы, операторы комментариев и операторы микрокода; осуществляет синтаксический контроль операторов и формирует объектный микрокод. Директивы ассемблера микрокода определяют такие вещи, как формат листинга ассемблера, следует ли выдавать перекрестные ссылки для мнемоники микрокода и меток, а также какой будет следующий адрес микрокода.

Ассемблер выполняет над каждым оператором микрокода три вида синтаксического контроля, однако пользователь может разработать микрокод, который создаст для мини-компьютера 990/12 такой режим, что его придется повторно инициализировать. Поэтому был разработан отладчик микрокода. Эта вспомогательная программа-утилит позволяет пользователю отладить свой микрокод до такой степени, что он может быть на 99% уверен, что этот микрокод будет работать согласно задуманному алгоритму, когда он будет, наконец, загружен в оперативную управляющую память.

В начале разработки мини-компьютера 990/12 считалось, что обязателен только ассемблер микрокода. Пришлось затратить большие усилия, чтобы убедить администрацию в необходимости выделения ценных и ограниченных людских ресурсов на реализацию отладчика микрокода. В то время предполагалось, что аппаратные средства мини-компьютера 990/12 будут работоспособны к моменту, когда окажутся готовыми к проверке микрокоды инструкций, и поэтому их можно будет использовать для целей отладки микрокодов.

Решение о разработке отладчика в любом случае было правильным по нескольким причинам. Как часто бывает, аппаратные средства не были готовы так скоро, как ожидалось, так что без программы-отладчика тестирование микрокодов пришлось бы проводить с большим отставанием от графика. Кроме того, комплексная проверка микрокодов на опытном образце машины 900/12 фактически прошла очень быстро, поскольку большинство программных ошибок было уже выявлено при помощи отладчика. Наконец, в случае возникновения различных проблем было гораздо легче определить, являются ли их причиной аппаратные средства или микрокоды.

Функции преобразователя

Обе программы, ассемблер и отладчик микрокодов, в своей работе используют логическую таблицу размещения микрокодов, что упрощает реализацию и документирование; однако эту таблицу размещения необходимо преобразовывать перед загрузкой микрокодов в оперативную управляющую память. В связи с этим был разработан преобразователь микрокодов, обеспечивающий преобразование логического двоичного кода в физический двоичный код слова микрокода и помещение микрокода в файл в формате, требуемом операционной системой.

Набор инструкций мини-компьютера 990/12 состоит из двух частей: он включает базовые 72 инструкции, реализующиеся на модели 990/10, а также 71 инструкцию, которые были введены для расширения возможностей новой машины. 31 инструкция из базовых инструкций модели 990/10 служат для управления выполнением программы, а 41 инструкция — для выполнения операций над данными.

Из новых инструкций наиболее важными являются инструкции, обеспечивающие выполнение арифметических операций с плавающей запятой, обработку последовательностей, операции над битами, а также новые инструкции для работы со стеком. 22 команды с плавающей запятой обеспечивают полные возможности выполнения арифметических операций с плавающей запятой как с одинарной точностью (32 бит), так и с удвоенной точностью (64 бит) в стандартном формате фирмы IBM (шестнадцатеричном, с порядком). Эти операции являются примерами того, каким образом реализация инструкций микропрограммным способом может исключить разработку необязательных микропрограммных средств. Например, операция сложения вещественных чисел с плавающей запятой ADD REAL, которая в мини-компьютере 990/12 реализуется микропрограммным способом, входила в качестве стандартной подпрограммы в программное обеспечение модели 990/10.

Мини-компьютер 990/12—-первая модель семейства 990, которая благодаря введению семи новых команд обработки байтовых последовательностей может непосредственно выполнять операции над последовательностями, содержащими до 65536 байт. Еще 10 из числа новых инструкций служат для выполнения операций над массивами битов и полями битов переменной длины, хранящимися в памяти. Раньше для обработки хотя бы одиночных битов были необходимы весьма сложные программы маскирования. Новые инструкции обеспечивают также запись данных в стек и выборку данных из стеков. Предусматривается выполнение операций записи в стек, считывания из стека и пересылки данных из стека, причем данная инструкция может использоваться для пересылки переменного объема данных.

В число других новых команд входят 11 инструкций, которые расширяют возможности базового набора инструкций путем введения новых режимов адресации и более эффективных средств управления ходом программы, 10 инструкций для выполнения операций над двоичными величинами расширенной точности, две инструкции для десятичных преобразований, одна инструкция для выполнения операций поиска в связанных списках и три инструкции для управления оперативной управляющей памятью.

Новая аппаратно-реализованная инструкция самотестирования, инструкция «выполнить самодиагностику» (EMD), вызывает очистку всего процессора, включая все внутренние регистры и рабочую управляющую память, а также активизирует аппаратные линии сброса, которые очищают и сбрасывают все периферийные контроллеры и схемы прерывания. Затем по этой инструкции самотестирования начинается выполнение блока микродиагностики программы инициализации, проверяется вся управляющая память и тестируется микроуправляющее ЗУПВ (оперативная управляющая память), а также пути передачи данных в базовом АЛУ, с использованием средств микродиагностики, занесенных в оперативную управляющую память. Результатом успешного тестирования будет выполнение особого прерывания для включения питания (прерывания уровня 0). При неудачном тестировании будут включаться соответствующие индикаторы ошибок уровня схемной платы.

Инструкция EMD является, разумеется, привилегированной и используется в программном обеспечении только в качестве последнего средства, позволяющего убедиться в том, что процессор 990/12 функционирует нормально. Эта инструкция выполняется автоматически при включении питания.

Начиная с 1973г. при разработке компьютеров семейства 990 ставилась задача обеспечения экономической эффективности машин с очень широким диапазоном технических характеристик. В настоящее время семейство охватывает полный диапазон 16-разрядных процессоров, от микропроцессора TMS 9900 до однокристального микрокомпьютера 9940, набор микрокомпьютерных схемных плат TMS990, а также несколько мини-компьютеров, в том числе ТМ990/4, 990/5, 990/10 и новую модель 990/12.

Дочерние статьи:

Вопрос производительности

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 52, No.21 (573), 1979г - пер. с англ. М.: Мир, 1979, стр.43

Electronics Vol.52 No.21 October 11, 1979 A McGraw-Hill Publication

Daren R. Appelt. Making it compatible and better:designing a new high-end computer, pp.131—136.

Раздел: МЕТОДЫ, СХЕМЫ, АППАРАТУРА

Тема:     Вычислительная техника





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/TI/D19791011Elc040.shtml