Повышение быстродействия (электроника)

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 18:43, 7 января 2015.

Одним из основных способов повышения быстродействия является конвейеризация.

Конвейеризация – это разбиение сложной операции на ряд элементарных c целью увеличения производительности за счет распараллеливания.

Для примера возьмем операции сложения.

Простой способ - побитово сложить.

В случае использования конвейера:

  • результат

Для умножения элементарными операциями являются:

  • Умножение числа на разряд другого числа,
  • Сложение с предыдущим результатом.

Таким образом, чтобы перемножить 2 4-разрядных числа, необходимы 4 элементарные операции

Спроектируем элементарную ступень:

Рис. 1. Схема элементарной ступени конвейера.

Обозначим как:

Рис. 2. Условное обозначение.

Тогда для четырехразрядных чисел схема будет выглядеть так:

Рис. 3. Умножение 4-хразрядных чисел с использованием конвейеризации.

При такой организации можно, не дожидаясь завершения операции, ставить на умножение следующий операнд. Таким образом, хотя каждая операция выполняется за 4 такта конвейера, но за один такт обрабатываются сразу 4 операции умножения.

Недостатки схемы:

  • Функциональная сложность;
  • Максимальная эффективность достигается при отсутствии простоев;
  • Если времена выполнения операций не выровнены, то появляются промежутки

неиспользованного времени.