11.9. Параллельная работа ЗУ, АУ, устройств управления и вызова команд

Каждая исполняемая команда управляет совокупностью вентилей и триггеров, в результате чего в ЦВМ выполняется определенная последовательность операций. Многие из этих операций могут выполняться одновременно, причем логический ход программы не будет нарушаться. За выигрыш в быстродействии, получающийся при этом, приходится расплачиваться усложнением устройства управления. Так, операции перехода, занесения в память и сложения можно было бы совместить в одной команде. Логических прерываний в работе при этом происходить не будет, но длина кода команды становится весьма большой. В качестве примера предположим, что адреса чисел и команд содержат по 12 разрядов, а коды операций — по шесть разрядов. В итоге длина кода команды, содержащей три кода операций и два адреса, должна быть равна 42 двоичным разрядам.

Дополнительное распараллеливание (которое можно также рассматривать как поточную обработку) получается при параллельной работе ЗУ команд и ЗУ чисел, так что выполнение очередной команды может быть начато до завершения предыдущей. При этом возникает опасность, что две команды могут потребовать от одного и того же устройства выполнения различных действий. Другая опасность состоит в том, что некоторая условная команда (например, условный переход) может быть выполнена неправильно, так как к началу ее выполнения еще не была закончена предыдущая команда, которая может изменить условие перехода.

Существует несколько методов, позволяющих избежать таких ошибок. Один из них — введение блокирующей цепи, обнаруживающей ситуации, ведущие к ошибкам, и соответственно задерживающей вызов и исполнение последующих команд. Второй метод — аккуратная проработка и синхронизация последовательности операций для каждой команды и введение определенных правил программирования. Этот метод будет продемонстрирован в разд. 11.10 при рассмотрении FDP.