طراحی و پیاده سازی
سه شنبه 16 آذر 1389 7:37 AM
روشی که یک پردازنده از طریق آن اعداد را نمایش میدهد یک روش انتخابی در طراحی است که البته در بسیاری از راههای اصولی اثر گذار است. در برخی از کامپیوترهای دیجیتالی اخیر از یک مدل الکترونیکی بر پایه سیستم شمارش دسیمال (مبنای ده) برای نمایش اعداد استفاده شدهاست. برخی دیگر از کامپیوترها از یک سیستم نامتعارف شمارشی مانند سیستم سه تایی(مبنای سه) استفاده میکنند. در حال حاضر تمامی پردازندههای پیشرفته اعداد را به صورت دودویی (مبنای دو) نمایش میدهند که در آن هر عدد به وسیله چندین کمیت فیزیکی دو ارزشی مانند ولتاژ بالا و پایین نمایش داده میشوند.
علت نمایش دهی از طریق اعداد حجم کم و دقت بالا در اعدادی است که پردازشگر میتواند نمایش دهد. در حالت دودویی پردازندهها , یک بیت به یک مکان مشخص در پردازنده اطلاق میشود که پردازنده با آن به صورت مستقیم در ارتباط است. ارزش بیت (مکانهای شمارشی) یک پردازنده که برای نمایش اعداد بکار برده میشود «بزرگی کلمه»، «پهنای بیت»، «پهنای گذرگاه اطلاعات» و یا «رقم صحیح» نامیده میشود.که البته این اعداد گاهی در بین بخشهای مختلف پردازندههای کاملاً یکسان نیز متفاوت است. برای مثال یک پردازنده ۸ بیتی به محدودهای از اعداد دسترسی دارد که میتواند با هشت رقم دودویی (هر رقم دو مقدار میتواند داشته باشد) ۲ یا ۲۵۶ عدد گسسته نمایش داده شود. نتیجاتا مقدار صحیح اعداد باعث میشود که سختافزار در محدودهای از اعداد صحیح که قابل اجرا برای نرمافزار باشد محدود شود و بدین وسیله توسط پردازنده مورد بهره برداری قرار گیرد.
دامنه صحیح همچنین میتواند در تعداد مکانهایی از حافظه که قابل آدرس دهی در پردازنده هستند تأثیر گذار باشد. به عنوان مثال اگر یک پردازنده از ۳۲ بیت برای نمایش آدرس حافظه استفاده کند و هر آدرس حافظهای یک بایت (۸بیت) را نمایش دهد، ماکزیمم مقدار حافظه چنین پردازندهای میتواند ۲ بایت یا ۴ گیگا بایت را آدرس دهی کند. این یک نمای ساده از فضای آدرس دهی پردازنده هاست و بسیاری از طراحیها از روشهای آدرس دهی پیشرفته تری مانند استفاده از حافظههای مجازی استفاده میکنند تا بتوانند مکانهای بیشتری از حافظه را آدرس دهی کنند.
سطوح بالا تر دامنه صحیح (رنج کاری) به تشکیلات بیشتری برای رسیدگی به رقمهای افزوده نیازمند است و بنابراین پیچیدگی، اندازه، توان مصرفی و حتی هزینه عمومی بیشتری را در پی خواهد داشت.و این امر به هیچ وجه مقبول نیست. بنابر این استفاده از ریز کنترل کنندههای ۴و ۸ بیتی که در کاربردها پیشرفته مورد استفاده قرار میگیرد متداول تر است. هرچند پردازندههای با دامنه کاری بالاتر (مثل ۱۶، ۳۲، ۶۴ ویا حتی ۱۲۸ بیتی)نیز موجود میباشد. میکرو کنترل کنندههای ساده تر معمولاً ارزانتر بوده و توان مصرفی کمتری دارند و نتیجاتا گرمای کمتری نیز تولید میکنند که همگی این موارد در طراحی قطعات الکترونیکی مدنظر قرار میگیرند. به عنوان مثال سیستم ۳۷۰ شرکت IBM از یک پردازندهای استفاده میکند که در حالت اولیه ۳۲ بیتی است اما در قسمت متغیردرونی خود از ۱۲۸ بیت برای تسهیل و دقت بیشتر استفاده میکند. بسیاری از پردازندههای اخیر از پهنای بیت ترکیبی مشابهی استفاده میکنند، خصوصا زمانیکه پردازنده برای کاربردهای عمومی مورد استفاده قرار میگیرد و نیازمند ایجاد تعادل بین قسمت متغیر و صحیح میباشد.
