Στο σχήμα 3.1 δίνεται μια μονάδα επεξεργασίας δεδομένων σταθερής υποδιαστολής που εκτελεί οποιαδήποτε από τις κάτωθι εντολές σε ένα κύκλο ρολογιού.

Transcript

1 1 Ασκήσεις Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών, Δημήτρης Νικολός, Απρίλης 2011 Άσκηση 3 Στο σχήμα 3.1 δίνεται μια μονάδα επεξεργασίας δεδομένων σταθερής υποδιαστολής που εκτελεί οποιαδήποτε από τις κάτωθι εντολές σε ένα κύκλο ρολογιού. LOAD r1, d(r2) STORE r1, (r2) ADD r1, r2, r3 SUB r1, r2, r3 AND r1, r2, r3 και BRE r1, r2, d // r1 M(r2+d) // r1 M(r2) // r1+r2 r3 // r1-r2 r3 // r1 r2 r3 // εάν r1-r2=0 τότε ΜΠ=ΜΠ+d Σχήμα

2 2 Ασκήσεις Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών, Δημήτρης Νικολός, Απρίλης 2011 Nα υπολογίσετε την ελάχιστη περίοδο του σήματος χρονισμού, δηλαδή του ρολογιού: α. στην περίπτωση που ο λόγος της διάρκειας του παλμού προς την περίοδο του σήματος χρονισμού (duty cycle) είναι 1/2 και β. στην περίπτωση που έχετε την ελευθερία να καθορίσετε την τιμή του ανωτέρω λόγου. Για το σκοπό αυτό να λάβετε υπόψη σας τους ακόλουθους συμβολισμούς και καθυστερήσεις. Η κρυφή μνήμη δεδομένων και η κρυφή μνήμη εντολών έχουν υλοποιηθεί με SRAM. t μκ (Μ): μέγιστη καθυστέρηση της μονάδας Μ, συνήθως χρησιμοποιούμε τον όρο καθυστέρηση διάδοσης (propagation delay). Δηλώνει το μέγιστο χρόνο που περνάει από τη στιγμή που στις εισόδους της μονάδας έχουμε εφαρμόσει νέες τιμές μέχρι τη στιγμή που όλες έξοδοι της μονάδας έχουν λάβει τις τιμές που αντιστοιχούν στις τιμές των εισόδων της μονάδας. t εκ (Μ): ελάχιστη καθυστέρηση της μονάδας Μ (contamination delay). Δηλώνει τον ελάχιστο χρόνο που περνάει από τη στιγμή που στις εισόδους της μονάδας έχουμε εφαρμόσει νέες τιμές μέχρι τη στιγμή που τουλάχιστον μια έξοδος της μονάδας έχει αλλάξει τιμή. t π (Μ): χρόνος προ-τοποθέτησης (set-up time). t δ (Μ): χρόνος διατήρησης (hold time). Στη συνέχεια δίνονται οι χρόνοι που σχετίζονται με κάθε υπομονάδα της μονάδας επεξεργασίας. Μετρητής προγράμματος t μκ (ΜΠ): 80 ps, t εκ (ΜΠ): 30 ps, t π (ΜΠ): 50 ps και t δ (ΜΠ): 0 ps Κρυφή μνήμη εντολών (Κρυφ.ΜΕ) t μκ (Κρυφ.ΜΕ): 6 ns, t εκ (Κρυφ.ΜΕ): 5 ns Κρυφή μνήμη δεδομένων (Κρυφ.ΜΔ) t μκ (Κρυφ.ΜΔ): 6 ns, t εκ (Κρυφ.ΜΔ): 5 ns Πολυπλέπκτης 2 σε 1,(Π2-1) 2

3 3 Ασκήσεις Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών, Δημήτρης Νικολός, Απρίλης 2011 t μκ (Π2-1): 80 ps, t εκ (Π2-1): 40 ps (θεωρούμε ότι οι χρόνοι είναι οι ίδιοι για αλλαγή μιας εισόδου δεδομένων ή της εισόδου ελέγχου) Πολυπλέπκτης 3 σε 1,(Π3-1) t μκ (Π3-1): 90 ps, t εκ (Π3-1): 50 ps (θεωρούμε ότι οι χρόνοι είναι οι ίδιοι για αλλαγή μιας εισόδου δεδομένων ή εισόδου ελέγχου). Μονάδα ελέγχου, (ΜΕλ.) t μκ (ΜΕλ.): 90 ps, t εκ (ΜΕλ.): 60 ps Καταχωρητές γενικού σκοπού t μκ (Καταχ.): 1 ns, t εκ (Καταχ.): 300 ps, t π (Καταχ.): 50 ps και t δ (Καταχ.): 0 ps Αριθμητική-Λογική μονάδα t μκ (ΑΛΜ): 4 ns, t εκ (ΑΛΜ): 30 ps, t μκ (αποτέλεσμα 0): 4040 ps Αθροιστής Α t μκ (Αθ. Α): 3 ns, t εκ (Αθ.Α): 30 ps, Αθροιστής Β t μκ (Αθ. Β): 3,5 ns, t εκ (Αθ.Β): 30 ps, Μονάδα επέκτασης προσήμου (Επ. Π) t μκ (Επ.Π): 4 ps, t εκ (Επ.Π): 0 ps Πύλη ΝΟΤ t μκ (ΝΟΤ): 30 ps, t εκ (ΝΟΤ): 0 ps Πύλη AND t μκ (AND): 40 ps, t εκ (AND): 0 ps 3

4 4 Ασκήσεις Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών, Δημήτρης Νικολός, Απρίλης 2011 Πύλη OR t μκ (OR): 40 ps, t εκ (OR): 0 ps Όλοι οι καταχωρητές που χρησιμοποιούνται (εκτός των καταχωρητών γενικού σκοπού) έχουν τους ίδιους χρόνους με τον Μετρητή Προγράμματος. Λύση Για να υπολογίσουμε τον ελάχιστο χρόνο που απαιτείται για να ολοκληρωθούν όλες οι ενέργειες που πρέπει να λάβουν χώρα κατά την εκτέλεση μιας εντολής, θα πρέπει να βρούμε την ενέργεια που απαιτεί το μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Για την εκτέλεση μιας ενέργειας μπορεί να απαιτείται η ροή περισσοτέρων του ενός σημάτων ελέγχου και περισσότερων της μιας μεταφορών δεδομένων. Επομένως, για να βρούμε την ενέργεια η οποία απαιτεί το μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, πρέπει για κάθε ενέργεια να βρούμε το μονοπάτι διάδοσης σήματος ελέγχου ή και δεδομένων που βάζει τη μεγαλύτερη καθυστέρηση. Για το σκοπό αυτό θα υπολογίζουμε την καθυστέρηση όλων των δυνατών μονοπατιών που συμμετέχουν στην εν λόγω ενέργεια. Η εύρεση όλων των δυνατών μονοπατιών που συμμετέχουν σε μία συγκεκριμένη ενέργεια, γίνεται εύκολα εάν ξεκινάμε από το τέλος ενός μονοπατιού και ακολουθούμε όλες τις δυνατές διαδρομές έως την πηγή του σήματος ελέγχου ή δεδομένων. Για να διευκολυνθούμε στην ανεύρεση όλων των δυνατών μονοπατιών, σε κάθε ένα από τα σχήματα που θα ακολουθήσουν δίνεται με πιο παχιές γραμμές η ροή των δεδομένων (συνεχής γραμμή) και των σημάτων ελέγχου (διακεκομμένη γραμμή) που συμμετέχουν στη διαδικασία που περιγράφεται στο συγκεκριμένο σχήμα. Tεντολή Θα χρησιμοποιήσουμε το συμβολισμό για να δηλώνουμε τον ελάχιστο χρόνο που απαιτείται για την ολοκλήρωση των λειτουργιών της εντολής «εντολή». Εντολή LOAD r1, d(r2) 4

5 5 Ασκήσεις Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών, Δημήτρης Νικολός, Απρίλης 2011 Σχήμα 3.1 Ενεργά σήματα κατά την εκτέλεση της εντολής LOAD r1, d(r2). Τ LOAD = max{[χρόνος που απαιτείται για την αύξηση του μετρητή προγράμματος], [χρόνος για προσπέλαση, αποκωδικοποίηση και εκτέλεση εντολής]}= = max{[τ ΜΠ+1 : χρόνος που απαιτείται για την αύξηση του μετρητή προγράμματος], max{[τ δε : χρόνος για την οδήγηση της εισόδου διεύθυνσης δε της πόρτας εγγραφής των καταχωρητών γενικού σκοπού], [Τ ΔΕ : χρόνος για την οδήγηση της εισόδου δεδομένων ΔΕ της πόρτας εγγραφής των καταχωρητών γενικού σκοπού], [Τ εε : χρόνος ενεργοποίησης σήματος εγγραφής εε]} Τ ΜΠ+1 = max{[ t π (ΜΠ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (Αθ.Α) + t μκ (ΜΠ)], [ t π (ΜΠ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (ΑND) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜΕ) + t μκ (ΜΠ)]= 5

6 6 Ασκήσεις Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών, Δημήτρης Νικολός, Απρίλης 2011 = max{[50 ps + 80 ps ps + 80ps], [50 ps + 80 ps + 40 ps+ 90 ps ps + 80 ps]} = = max{[3210 ps, 6340 ps]} = 6340 ps. Τ δε = max{[ t π (Καταχ.) + t μκ (Π2-1) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜΕ) + t μκ (ΜΠ)], [ t π (Καταχ.) + t μκ (Π2-1) + t μκ (Κρυφ.ΜΕ) + t μκ (ΜΠ)]} = = max{[ 50 ps + 80 ps + 90 ps ps + 80 ps], [ 50 ps + 80 ps ps + 80 ps]} = max{6.210 ps, 6300 ps}= ps. Τ ΔΕ = max{[t π (Καταχ.) + t μκ (Π2-1) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜE) + t μκ (ΜΠ)], [t π (Καταχ.) + t μκ (Π2-1) + t μκ (Κρυφ.ΜΔ) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜE) + t μκ (ΜΠ)], [t π (Καταχ.) + t μκ (Π2-1) + t μκ (Κρυφ.ΜΔ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜE) + t μκ (ΜΠ)], [t π (Καταχ.) + t μκ (Π2-1) + t μκ (Κρυφ.ΜΔ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (ΑΛΜ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜE) + t μκ (ΜΠ)], [t π (Καταχ.) + t μκ (Π2-1) + t μκ (Κρυφ.ΜΔ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (ΑΛΜ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (Επ.Π.) + t μκ (Κρυφ.ΜΕ) + t μκ (ΜΠ)], [t π (Καταχ.) + t μκ (Π2-1) + t μκ (Κρυφ.ΜΔ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (ΑΛΜ) + t μκ (Καταχ.) + t μκ (Κρυφ.ΜΕ) + t μκ (ΜΠ)]}= max{[50 ps + 80 ps + 90 ps ps + 80 ps], [50 ps + 80 ps ps + 90 ps ps + 80 ps] [50 ps + 80 ps ps + 80 ps + 90 ps ps + 80 ps], [50 ps + 80 ps ps + 80 ps ps + 80 ps +90 ps ps + 80 ps], [50 ps + 80 ps ps + 80 ps ps + 80 ps + 4 ps ps + 80 ps], 6

7 7 Ασκήσεις Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών, Δημήτρης Νικολός, Απρίλης 2011 [50 ps + 80 ps ps + 80 ps ps ps ps + 80 ps]}= max{6.300 ps, ps, ps, ps, ps, ps} = ps T εε = t π (Καταχ.) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜE) + t μκ (ΜΠ) = = 50 ps + 90 ps ps + 80 ps = ps Λαμβάνοντας υπόψη ότι Τ LOAD = max{[τ ΜΠ+1 ], max{[τ δε ], [Τ ΔΕ ], T εε } έχουμε: Τ LOAD = max{6340 ps, max{6.300 ps, ps, ps }= ps. Εντολή STORE r1, (r2) Σχήμα 3.2 Ενεργά σήματα κατά την εκτέλεση της εντολής STORE r1, (r2). Τ STORE = max{[χρόνος που απαιτείται για την αύξηση του μετρητή προγράμματος], [χρόνος για προσπέλαση, αποκωδικοποίηση και εκτέλεση εντολής]}= 7

8 8 Ασκήσεις Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών, Δημήτρης Νικολός, Απρίλης 2011 = max{[τ ΜΠ+1 : χρόνος που απαιτείται για την αύξηση του μετρητή προγράμματος], max{[ Τ Ε.Διευθ. : χρόνος για την οδήγηση της εισόδου διεύθυνσης της Κρυφής Μνήμης δεδομένων], [Τ Ε..Δεδ. : χρόνος για την οδήγηση της εισόδου δεδομένων της Κρυφής Μνήμης δεδομένων]} Τ ΜΠ+1 = max{[ t π (ΜΠ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (Αθ.Α) + t μκ (ΜΠ)], [ t π (ΜΠ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (ΑND) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜΕ) + t μκ (ΜΠ)]= = max{[50 ps + 80 ps ps + 80ps], [50 ps + 80 ps + 40 ps+ 90 ps ps + 80 ps]} = = max{[3210 ps, 6340 ps]} = 6340 ps. Τ Ε.Διευθ. = max{[t μκ (Π2-1) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜΕ) + t μκ (ΜΠ)], [t μκ (Π2-1) + t μκ (Καταχ.) + t μκ (Κρυφ.ΜΕ) + t μκ (ΜΠ)]} = = max{[80 ps + 90 ps ps + 80 ps], [80 ps ps ps + 80 ps]} = max{6.250 ps,7.160ps} =7.160 ps. Τ Ε..Δεδ. = max{[ t μκ (Π2-1) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜE) + t μκ (ΜΠ)], [t μκ (Π2-1) + t μκ (Καταχ.) + t μκ (Κρυφ.ΜE) + t μκ (ΜΠ)]} = = max{[ 80 ps + 90 ps ps + 80 ps], [80 ps ps ps + 80 ps]} = max{6.250 ps,7160} =7.160 ps. Λαμβάνοντας υπόψη ότι Τ STORE = max{[τ ΜΠ+1 ], max{[ Τ Ε.Διευθ ], [Τ Ε..Δεδ ]} 8

9 9 Ασκήσεις Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών, Δημήτρης Νικολός, Απρίλης 2011 Έχουμε Τ STORE = max{6.310 ps, max{7.160 ps, ps } = ps. Εντολή ADD r1, r2, r3 ή SUB r1, r2, r3 ή AND r1, r2, r3 Σχήμα 3.3 Ενεργά σήματα κατά την εκτέλεση της εντολής ADD r1, r2, r3 ή SUB r1, r2, r3 ή AND r1, r2, r3. Τ ADD = max{[χρόνος που απαιτείται για την αύξηση του μετρητή προγράμματος], [χρόνος για προσπέλαση, αποκωδικοποίηση και εκτέλεση εντολής]}= = max{[τ ΜΠ+1 : χρόνος που απαιτείται για την αύξηση του μετρητή προγράμματος], max{[τ δε : χρόνος για την οδήγηση της εισόδου διεύθυνσης δε της πόρτας εγγραφής των καταχωρητών γενικού σκοπού], [Τ ΔΕ : χρόνος για την οδήγηση της εισόδου δεδομένων ΔΕ της πόρτας εγγραφής των καταχωρητών γενικού σκοπού], [Τ εε : χρόνος ενεργοποίησης σήματος εγγραφής εε]} 9

10 10 Ασκήσεις Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών, Δημήτρης Νικολός, Απρίλης 2011 Τ ΜΠ+1 = max{[ t π (ΜΠ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (Αθ.Α) + t μκ (ΜΠ)], [ t π (ΜΠ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (ΑND) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜΕ) + t μκ (ΜΠ)]= = max{[50 ps + 80 ps ps + 80ps], [50 ps + 80 ps + 40 ps+ 90 ps ps + 80 ps]} = = max{[3210 ps, 6340 ps]} = 6340 ps. Τ δε = max{[ t π (Καταχ.) + t μκ (Π2-1) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜΕ) + t μκ (ΜΠ)], [ t π (Καταχ.) + t μκ (Π2-1) + t μκ (Κρυφ.ΜΕ) + t μκ (ΜΠ)]} = = max{[ 50 ps + 80 ps + 90 ps ps + 80 ps], [ 50 ps + 80 ps ps + 80 ps]} = max{6.210 ps, 6300 ps}== ps. Τ ΔΕ = max{[t π (Καταχ.) + t μκ (Π2-1) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜE) + t μκ (ΜΠ)], [t π (Καταχ.) + t μκ (Π2-1) + t μκ (ΑΛΜ) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜE) + t μκ (ΜΠ)], [t π (Καταχ.) + t μκ (Π2-1) + t μκ (ΑΛΜ) + t μκ (Καταχ.) + t μκ (Κρυφ.ΜΕ) + t μκ (ΜΠ)]}= = max{[50 ps + 80 ps + 90 ps ps + 80 ps], [50 ps + 80 ps ps + 90 ps ps + 80 ps], [50 ps + 80 ps ps ps ps + 80 ps]}= max{6.300 ps, ps, ps} = ps. T εε = t π (Καταχ.) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜE) + t μκ (ΜΠ) = = 50 ps + 90 ps ps + 80 ps = ps Λαμβάνοντας υπόψη ότι : Τ ADD = max{[τ ΜΠ+1 ], max{[τ δε ], [Τ ΔΕ ], [Τ εε ]} έχουμε Τ ADD = max{6.310 ps, max{6.300 ps, ps, ps}} = ps. 10

11 11 Ασκήσεις Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών, Δημήτρης Νικολός, Απρίλης 2011 Εντολή BRE r1, r2, d Σχήμα 3.4 Ενεργά σήματα κατά την εκτέλεση της εντολής BRE r1, r2, d. Τ BRE = [χρόνος που απαιτείται για την αύξηση του μετρητή προγράμματος]= = max{[τ ΜΠ+1 : χρόνος που απαιτείται για την αύξηση του μετρητή προγράμματος εάν δεν ισχύει η συνθήκη], [Τ ΜΠ+d : χρόνος που απαιτείται για την αύξηση του μετρητή προγράμματος εάν ισχύει η συνθήκη]}= Τ ΜΠ+1 = max{[ t π (ΜΠ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (Αθ.Α) + t μκ (ΜΠ)], [ t π (ΜΠ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (ΑND) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜΕ) + t μκ (ΜΠ)]= = max{[50 ps + 80 ps ps + 80ps], [50 ps + 80 ps + 40 ps+ 90 ps ps + 80 ps]} = = max{[3.210 ps, ps]} = ps. 11

12 12 Ασκήσεις Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών, Δημήτρης Νικολός, Απρίλης 2011 Τ ΜΠ+ d = max{ [t π (ΜΠ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (Αθ.Β) + t μκ (Αθ.Α) + t μκ (ΜΠ)], [t π (ΜΠ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (AND) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜΕ) + t μκ (ΜΠ)], [t π (ΜΠ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (AND) + t μκ (αποτέλεσμα 0) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜΕ) + t μκ (ΜΠ)], [t π (ΜΠ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (AND) + t μκ (αποτέλεσμα 0) + t μκ (Π2-1) + t μκ (ΜΕλ.) + t μκ (Κρυφ.ΜΕ) + t μκ (ΜΠ)], [t π (ΜΠ) + t μκ (Π2-1) + t μκ (AND) + t μκ (αποτέλεσμα 0) + t μκ (Π2-1) + t μκ (Καταχ.) + t μκ (Κρυφ.ΜΕ) + t μκ (ΜΠ)]} = = max{ [50 ps + 80 ps ps ps + 80 ps], [50 ps + 80 ps + 40 ps + 90 ps ps + 80 ps], [50 ps + 80 ps + 40 ps ps + 90 ps ps + 80 ps], [50 ps + 80 ps + 40 ps ps + 80 ps + 90 ps ps + 80 ps], [50 ps + 80 ps + 40 ps ps + 80 ps ps ps + 80 ps]} = = max{ ps, ps, ps, ps, ps} = ps Λαμβάνοντας υπόψη ότι Τ BRE = max{[τ ΜΠ+1 ], [Τ ΜΠ+d ]} έχουμε: Τ BRE = max{6.340 ps, ps} = ps α. Από την ανωτέρω ανάλυση παρατηρούμε ότι η προσκόμιση και εκτέλεση της εντολής LOAD απαιτεί τον περισσότερο χρόνο ps επομένως καθορίζει και τη διάρκεια της περιόδου του σήματος χρονισμού. Στην περίπτωση που ο λόγος της διάρκειας του παλμού προς την περίοδο του σήματος χρονισμού (duty cycle) είναι 1/2, η 12

13 13 Ασκήσεις Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών, Δημήτρης Νικολός, Απρίλης 2011 διάρκεια του παλμού θα είναι ps /2= ps. Από την ανάλυση της εντολής STORE είδαμε ότι ο μέγιστος χρόνος που απαιτείται ώστε η κρυφή μνήμη δεδομένων να οδηγηθεί με τη διεύθυνση της θέσης στην οποία θα γίνει αποθήκευση και τα δεδομένα που θα αποθηκευτούν ισούται με max{[ Τ Ε.Διευθ ], [Τ Ε..Δεδ ]}= max{7.160 ps, ps } = ps. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η είσοδος ενεργοποίησης εγγραφής εγ της Κρυφής Μνήμης Δεδομένων λαμβάνει την ενεργό τιμή (λογική τιμή 1) σε χρόνο ps + t μκ (AND) + t μκ (ΝΟΤ) = ps +40 ps +30 ps = ps > ps και ότι ο χρόνος εγγραφής στην Κρυφή Μνήμης Δεδομένων είναι ps < ps, συμπεραίνουμε ότι η εγγραφή στην Κρυφή Μνήμη Δεδομένων θα γίνει σωστά. Εναλλακτικά θα μπορούσαμε να πούμε ότι η περίοδος Τ ρολογιού του σήματος χρονισμού πρέπει να είναι: Τ ρολογιού = max{max [T LOAD, T ADD, T BRE ], [2 max[[(τ Ε..Δεδ. - t μκ (AND) -t μκ (ΝΟΤ)], [Τ Ε.Διευθ t μκ (AND) - t μκ (ΝΟΤ)], t μκ (Κρυφ. ΜΕ)]]} = = max{max [ ps, ps, ps], [2 max[[(7.160 ps - 40 ps - 30 ps], [7.160 ps - 40 ps 30 ps], ps]]} = = max{max [ ps, ps, ps], [2 max[[(7.090 ps], [7.090 ps], [6.000 ps]]} = = max{ ps, ps} = ps β. Επειδή ότι ο μέγιστος χρόνος, που απαιτείται ώστε η κρυφή μνήμη δεδομένων να οδηγηθεί με τη διεύθυνση της θέσης στην οποία θα γίνει αποθήκευση και τα δεδομένα που θα αποθηκευτούν, όσο και ο χρόνος εγγραφής στην κρυφή μνήμη δεδομένων είναι μικρότερος του μισού του μέγιστου χρόνου που απαιτείται για την εκτέλεση της πιο χρονοβόρας εντολής, δεν μπορούμε να μειώσουμε την περίοδο του σήματος χρονισμού μεταβάλλοντας το λόγο της διάρκειας του παλμού προς την περίοδο του σήματος χρονισμού (duty cycle). Πρέπει να σημειώσουμε ωστόσο ότι για διάρκεια του παλμού από ps - t μκ (AND) - t μκ (ΝΟΤ) = ps - 40 ps 30 ps = ps (δηλαδή λόγο 7.090/17.290=0,41) έως 13

14 14 Ασκήσεις Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών, Δημήτρης Νικολός, Απρίλης 2011 και ps - t μκ (Κρυφ.ΜΕ) - t μκ (AND) - t μκ (ΝΟΤ) = ps ps - 40 ps -30 ps = ps (δηλαδή λόγο / =0,65) η μονάδα επεξεργασίας δεδομένων που σχεδιάσαμε θα λειτουργεί σωστά. Εναλλακτικά θα μπορούσαμε να πούμε ότι η περίοδος Τ ρολογιού του σήματος χρονισμού πρέπει να είναι: Τ ρολογιού = max{max [T LOAD, T ADD, T BRE ], [max[[(τ Ε..Δεδ. - t μκ (AND) -t μκ (ΝΟΤ)], [Τ Ε.Διευθ t μκ (AND) - t μκ (ΝΟΤ)]] + t μκ (Κρυφ. ΜΕ)} = = max{max [ ps, ps, ps], [max[[(7.160 ps - 40 ps - 30 ps], [7.160 ps - 40 ps 30 ps]], ps]} = = max{max [ ps, ps, ps], [max[[(7.090 ps], [7.090 ps] ps]} = = max{ ps, ps} = ps 14