Mikroarchitekturen und Mikroprogrammierung: Formale Beschreibung und Optimierung: Formale Beschreibung und Optimierung

ISBN-13: 9783540133803 / Niemiecki / Miękka / 1984 / 227 str.

A. Bode

Opis

Kapitel 2 umfaBt zuniichst eine verbale Beschreibung der fur die Mikroprogrammierung wichtigen Begriffe und Techniken (Abschnitt 2.1), wobei zur Erliiuterung abstrakte Maschinen oder Maschinen elemente dargestellt werden. Danach folgt in Abschnitt 2.2, aufbauend auf dem sogenannten Tupelmodell von Mikrooperationen, eine formale Priizisierung der eingefuhrten Begriffe. Zur Veranschaulichung werden in diesem Abschnitt Beispiele konkreter mikroprogrammierter Maschinen verwendet. Es handelt sich dabei jeweils urn Strukturen auf der Basis von Bitslice-Mikroprozessoren, also denjenigen Elementen, die durch ihre weite Verbreitung und flexible Nutzbarkeit in den letzten 5 Jahren zu einer deutlichen Aufwertungder Bedeutung der Mikroprogrammierung im Rahmen der Rechnerarchitektur gefuhrt haben. Das Tupelmodell und die auf ihm aufbauenden Definitionen bilden die Basis fur die einheitliche Darstellung der Optimierungsprobleme in den folgenden Kapiteln 3 und 4. 2. 1 Mikroprogrammierung, eine verbale EinfUhrung 2.1.1 Mikroprogrammierung: eine Realisierung des Leitwerkes von Rechnern Mikroprogrammierung ist eine strukturierte Losung der Realisierung des Leitwerkes von Rechnern. 1m Gegensatz zu der festverdrahteten Leitwerk-Realisierung, wo die fUr die einzelnen Teilwerke benotigten Steuersignale durch ein komplexes sequentielles kombinatorisches Netzwerk erzeugt werden, wird bei den heute iiblichen Techniken der Mikroprogrammierung die Steuerinformation in Form von Mikro programmen (MP), die meist in getrennten Steuerspeichern, den Mikroprogrammspeichern (MPS) gehalten werden, dargestellt."

Spis treści

1. Motivation und Obersieht.- 2. Mikroprogrammierung, eine verbale und eine formale Einführung.- 2.1 Mikroprogrammierung, eine verbale Einführung.- 2.1.1 Mikroprogrammierung: eine Realisierung des Leitwerkes von Rechnern.- 2.1.2 Mikroinstruktion, Mikrooperation und ihre Ansteuerung.- 2.1.3 Kodierung der Steuerinformation: Parallelismus auf der Ebene der Mikroinstruktion.- 2.1.4 Der Mikroinstruktionszyklus, Pipelining auf Mikroinstruktionsebene.- 2.1.5 Mikroprogrammierbarkeit.- 2.1.6 Mikroprogrammierung und vertikale Verlagerung.- 2.2 Formale Besehreibung der Mikroprogrammierung: das Tupelmodell.- 2.2.1 Beispiel — Rechner — Bausteine.- 2.2.2 Das Tupelmodell.- 2.2.3 Relationen zwischen Mikrooperationen und Mikrooperations-Bündeln.- 2.2.3.1 Datenabhangigkeit.- 2.2.3.2 Ressourcen-Konflikte.- 3. Reduktion der Wortlange von Mikroinstruktion en.- 3.1 Motivation und Problemstellung.- 3.2 Varianten der Kodierung der Steuerinformation.- 3.2.1 Mikroprogrammierte Rechner.- 3.2.1.1 Vollständige Kodierung der Mikroinstruktion.- 3.2.1.2 Keine Kodierung der Mikroinstruktion.- 3.2.1.3 Minimale Kodierung der Mikroinstruktion.- 3.2.2 Mikroprogrammierbare und dynamisch mikropro- grammierbare Rechner.- 3.3 Bestimmung der minimalen Kodierung von Mikroinstruktionen (“Optimale Verzonung”).- 3.3.1 Lösungen im Rahmen der Schaltkreistheorie.- 3.3.2 Lösungen im Rahmen der linearen Programmierung.- 3.4 Pragmatische Ansätze zur Wortlangenreduktion.- 3.4.1 Grundlegende Verfahren zur Wortlangenreduktion.- 3.4.2 Verfahren zur Reduktion des Mikroprogramm-speicherplatzes für VLSI-Bausteine.- 3.4.3 Ein Verfahren zur Reduktion der Zustande von Leitwerken.- 4. Reduktion der Anzahl von Mikroinstruktionen in Mikroprogrammen: lokale und globale Kompaktifizierung.- 4.1 Motivation und Problemstellung.- 4.2 Lokale Kompaktifizierung.- 4.2.1 Branch and bound-Algorithmus.- 4.2.2 Branch and bound-Algorithmus mit Heuristiken.- 4.2.3 Kritischer Pfad Algorithmus.- 4.2.4 First-come-first-served (FCFS-)Algorithmus.- 4.2.5 Wertung.- 4.3 Globale Kompaktifizierung.- 4.3.1 Blockorientierte globale Kompaktifizierung.- 4.3.2 Pfadorientierte globale Kompaktifizierung.- 4.4 Hohere Mikroprogrammiersprachen, Problemstellung.- 4.4.1 Mikroprogrammiersprachen, Übersicht.- 4.4.2 Offene Probleme höherer Mikroprogrammiersprachen.- 4.4.2.1 Bin den der Ressourcen von Mikroarchitekturen.- 4.4.2.2 Registerzuteilung, Speicherzugriffe.- 4.4.2.3 Umbenennen von Variablen.- 4.4.2.4 Phasenkopplung.- 5. Ausblick.- 6. Literatur.- Stichwortverzeichnis.- Abkürzungsverzeichnis.