Совершенствование организации ядра СЭВМ. Часть 1.
Процессорные БИС с фиксированной системой команд, а также центральные процессоры СЭВМ из конструктивных и экономических соображений содержат минимально необходимый алгоритмически полный набор команд. Однако многие функции, необходимые для решения задач в конкретной предметной области, реализуются с помощью численных методов только программным путем. Во многих приложениях это приводит к резкому снижению производительности и дополнительному расходу памяти для размещения стандартных подпрограмм. К таким, часто употребляемым функциям, относятся тригонометрические и элементарные функции; операции умножения и деления двойных слов; операции с плавающей запятой для машин с фиксированной запятой; операции, связанные с преобразованием матриц, двумерных таблиц, и многие другие.
Наиболее эффективным средством повышения производительности СЭВМ является введение в структуру машины устройств, аппаратно реализующих необходимый набор функций. Такие устройства получили название сопроцессоров. Они существенно расширяют возможности вычислительной системы. Набор реализуемых ими функций чрезвычайно многообразен и в наилучшей степени соответствует области применения СЭВМ. Например, сопроцессор модели 8087, разработанный фирмой Intel, имеет помимо операций над числами с плавающей запятой команды для вычисления функций:
Сопроцессор MC68881 фирмы Motorola позволяет вычислять sin х и cos х (одновременно), tg x, arcsin x, arccos x, arctg x, sh x, ch x, th x, arth x, ex, ex—1, 10x, 2x, loge x, loge (x + 1), log10 x, log2 x.
Наиболее распространенная схема включения сопроцессора представлена на рис. 2.3. Программа и данные решения задачи хранятся в памяти и ее работой управляет основной процессор, т. е. он организует цикл выборки очередной команды и вычисляет исполнительные адреса для обращения к памяти. Сопроцессор по сигналу состояния устройства устанавливает, что текущий цикл шины занят выборкой команды, которая считывается одновременно основным процессором и сопроцессором специальных функций.
