13.4. Temos apibendrinimas

1.    Matematinis procesorius žymiai greičiau nei CPU vykdo slankaus kablelio duomenų
apdorojimo ir kitas matematines operacijas.

2.    Kompiuteris turi daug skaičiuoti su dešimtainiais (realiais) skaičiais, kai žaidžiami trimačiai žaidimai ir vykdomos kitos daugialypės terpės programos.

3.    Šiuos dešimtainius skaičius CPU apdoroja su specialiu įtaisu, vadinamu slankiojo kablelio operacijų įtaisu FPU (flopy point unit).

4.    FPU  - tai specializuotas lustas , atliekantis sudėtingas aritmetines ir matematines oprecijas, duomenų slankaus kablelio formoje apdorojimą ir kt. Jis tai daro žymiai greičiau nei centrinis MP. Dirbant   su   tekstų   redaktoriais,   matematinis   procesorius   nedidina   duomenų apdorojimo spartos.

5.    Tais atvejais, kai kompiuteris naudojamas inžinieriniams , matematiniams uždaviniams spręsti, kai vartotojas naudoja elektroninių lentelių taikomuosius paketus, matematinis procesorius duoda gana žymų efektą.

6.    Slankiojo kablelio skaičiai gali būti iki 80 bitų ilgio, o įprasti sveikieji skaičiai – “tik” 32 bitų (leidžiama 4294 milijardai skirtingų skaičių). Taigi FPU yra skaičių triuškintojas, kuris sumažina ALU krūvį.

7.    FPU yra pavaldus mikroprocesoriui ir pačiame mikroprocesoriuje Intel 8088 yra atsižvelgta į jo buvimo galimybę per ESC komandą.

8.    FPU stebi mikroprocesoriaus imamas iš atmintinės vykdymui komandas ir, jeigu eilinė komanda yra jo, tai jis ją įvykdo lygiagrečiai mikroprocesoriaus darbui. Tokiu būdu realiai gaunamas lygiagretus programos vykdymas. 

9.    CPU apskaičiuoja operando atmintinėje adresą, o FPU atlieka likusią komandos dalį.

10.FPU nepakeičia nei vienos Intel 8088 komandos, o tiktai papildo komandų sistemą naujų tipų aritmetinėmis operacijomis.

11.Šalia įprastinių FPU funkcijų , šiuolaikinių procesorių FPU turi ir papildomas daugialypės terpės duomenų apdorojimo funkcijas. Jie sėkmingai realizuoja MMX, SSE, SSE1, SSSE2  ir kitus naujus komandų rinkinius.

13.2. FPU sandara

Kompiuteryje, kaip minėta iš principo gali būti dviejų tipų aritmetiniai- loginiai įtaisai:

Ø   ALU (Arithmetic and Logic Unit – aritmetinis ir logikos įtaisas);

Ø   FPU (Floating Point Unit – slankiojo kablelio operacijų įtaisas).

FPU - tai specializuota IMS , atliekanti sudėtingas aritmetines ir matematines oprecijas, duomenų slankaus kablelio formoje apdorojimą ir kt. Jis tai daro žymiai greičiau nei centrinis MP Dirbant su tekstų redaktoriais, matematinis procesorius nedidina duomenų apdorojimo spartos.

Tais atvejais, kai kompiuteris naudojamas inžinieriniams , matematiniams uždaviniams spręsti, kai vartotojas naudoja elektroninių lentelių taikomuosiuspaketus, matematinis procesorius duoda gana žymų efektą. Slankiojo kablelio skaičius standartiniam aritmetiniam procesoriaus įrengimui (ALU) apdoroti pernelyg sunku. Tiksliems skaičiavimams reikia milžiniško bitų skaičiaus. Sveikųjų skaičių skaičiavimai daug paprastesni ir visada teisingi. Štai kodėl naudojamas FPU – specialus skaičiavimo elementas, operuojantis įvairių bitų ilgių slankiojo kablelio skaičiais, priklausomai nuo reikiamo tikslumo. Slankiojo kablelio skaičiai gali būti iki 80 bitų ilgio, o įprasti sveikieji skaičiai – “tik” 32 bitų (leidžiama 4294 milijardai skirtingų skaičių). Taigi FPU yra skaičių triuškintojas, kuris sumažina ALU krūvį.

CPU ir FPU yra susieti tik išoriškai. Mikroprocesorius negali kreiptis į FPU registrus ir atvirkščiai. Duomenimis abu procesoriai apsikeičia tik per atmintinę, prie kurios jie abu turi priėjimą. Tačiau atmintinės adresavimo registrai yra tiktai mikroprocesoriuje Intel 8088, todėl koprocesorius operandų atmintinėje adresavimui naudojasi mikroprocesoriaus paslaugomis per komandą ESC.

Sistemoje be matematinio procesoriaus komanda ESC yra analogiška komandai NOP, tačiau yra ilgiau vykdoma. ESC komandos turi adresinę informaciją, kuri saugoma adresavimo baite, su poslinkiu arba be jo. Nors mikroprocesorius komandos ESC nevykdo ir traktuoja ją kaip NOP, tačiau apskaičiuoja vykdomąjį adresą ir kreipiasi i atmintinę duomenų skaitymui ir rašymui.

Taigi mikroproesorius apskaičiuoja operando atmintinėje adresą, o FPU atlieka likusią komandos dalį.

FPU nepakeičia nei vienos Intel 8088 komandos, o tiktai papildo komandų sistemą nauju tipu aritmetinėmis operacijomis.

Jis naudoja septynis duomenų tipus, iš kuriu šeši yra būdingi tik FPU, t.y., jų nėra CPU. Keturi koprocesoriaus duomenų formatai yra skirti darbui su sveikais skaičiais, vienas iš jų yra išplėstinis dešimtainis formatas. Likę trys formatai skirti veiksmams su realiais skaičiais atlikti.

Matematiniai procesoriai  nuolat tobulinami. Pavyzdžiui procesorius “Intel 80386” neturėjo įmontuoto skaičiavimo įrenginio (FPU). Visus skaičiavimus atliko procesoriaus aritmetinis ir logikos įrenginys (ALU). Vartotojas galėjo nusipirkti atskirą FPU (“80387”), įstatomą į pagrindinės plokštės lizdą šalia CPU.  Į “80486” jau buvo procesoriaus korpusą  jau integruotas  FPU.

Tobulindami šiuolaikinius procesorius projektuotojai ypatingą dėmesį skiria FPU darbu spartinti. Šalia įprastinių FPU funkcijų , šiuolaikinių procesorių FPU turi ir papildomas daugialypės terpės duomenų apdorojimo funkcijas. Jie realizuoja MMX, SSE, SSE1, SSSE2, SSE3 ir kitus naujus komandų rinkinius

13.1. Slankiojo kablelio skaičiai

Procesoriaus smegenys – ALU įtaisas. Tai skaičiavimo įtaisas, atliekantys operacijas su visais sveikaisiais skaičiais. Kompiuterio darbą, pavyzdžiui, su paprastu tekstu atlieka ALU. ALU puikiai operuoja sveikaisiais skaičiais. Jeigu pasitaiko dešimtainiai skaičiai ir ypač dešimtainės trupmenos (matematikoje vadinami realiaisiais skaičiais), ALU dūsta ir operacijų apdorojimas gali trukti labai ilgai.

Kompiuteris turi daug skaičiuoti su dešimtainiais (realiais) skaičiais, kai žaidžiami trimačiai žaidimai ir vykdomos kitos daugialypės terpės programos. Šiuos dešimtainius skaičius CPU apdoroja su specialiu įtaisu, vadinamu slankiojo kablelio operacijų įtaisu FPU (flopy point unit).

FPU specialiai sukurtas slankiojo kablelio operacijoms. Viename procesoriuje paprastai yra keli ALU ir FPU. CPU taip pat yra kitokių operacijų įtaisų, pavyzdžiui, LSU (Load/Store Unit – duomenų įkėlimo ir laikymo įtaisas).

Realieji skaičiai (pavyzdžiui, skaičius 6) gali turėti daugybę skaičių po kablelio. Norint operuoti šiais, dažnai labai dideliais skaičiais, jie keičiami į specialų formatą.

Pirmiausia nustatomas reikimas tikslumas. Kadangi skaičiai turi daugybę skaičių po kablelio, juos reikia apvalinti. Pavyzdžiui, galima rinktis penkis reikšmingus skaičius, kaip pateikta pavyzdyje toliau (kompiuteris tikriausiai renkasi ir daugiau skaičių). Nustačius tikslumą, skaičiai keičiami, kaip parodyta toliau (kablelis slankioja):

Skaičius 1257,45 rašomas 0,12575x104.

Skaičius 0,00696784 rašomas 0,69678x10-2.

Dabar FPU skaičius gali tvarkyti ir juos apdoroti, pasitelkdamas aritmetinius operatorius.

Įprasta forma	Perrašyta	FPU
1257,45	0,12575 x 104	12575; +4
0,00696784	0,69678 x 10-2	69678; -2
13.1 pav. Skaičių vaizdavimas slankiojo kablelio formatu