priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2023-66-4-259-265pribor-76Research ArticleСИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИSYSTEM ANALYSIS, MANAGEMENT AND INFORMATION PROCESSINGСтатистическое оценивание метрик машинных команд ЭВМ и реализующих их микрокоманд на основе анализа ПаретоStatistical estimation of computer instructions metrics and micro commands implementing them based on Pareto analysisАверьяновА. В.AveryanovA. V.

Алексей Васильевич Аверьянов - канд. техн. наук, доцент; кафедра информационно-вычислительных систем и сетей

Санкт-Петербург

Aleksey V. Averyanov - PhD, Associate Professor; Department of Information Systems and Networks

St. Petersburg

vka_24kaf1@mail.ruКошельИ. Н.KoshelI. N.

Игорь Николаевич Кошель - канд. техн. наук; кафедра информационно-вычислительных систем и сетей; начальник факультета

Санкт-Петербург

Igor N. Koshel  - PhD, Associate Professor; Department of Information Systems and Networks; Head of the Faculty

St. Petersburg

vka_24kaf1@mail.ruКузнецовВ. В.KuznetsovV. V.

Вадим Викторович Кузнецов - канд. техн. наук, доцент; кафедра информационно-вычислительных систем и сетей

Санкт-Петербург

Vadim V. Kuznetsov - PhD, Associate Professor; Department of Information Systems and Networks

St. Petersburg

vka_24kaf1@mail.ruНгуенВ. Т.NguyenV. T.

Ван Тиен Нгуен - курсант; кафедра информационно-вычислительных систем и сетей

Санкт-Петербург

Van Tien Nguyen - Student; Department of Information Systems and Networks

St. Petersburg

vka_24kaf1@mail.ruВоенно-космическая академия им. А. Ф. МожайскогоA. F. Mozaisky Military Spaсe Academy202326112024664259265Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/76

Определены метрики, позволяющие анализировать частоту использования машинных команд на примере 50 программ в машинных кодах учебной ЭВМ. Установленные в процессе анализа проценты использования и повторения микрокоманд при реализации микропрограммного управления подтверждают применимость принципа „20/80“ –– принципа Парето для работы процессоров. Сделан вывод об избыточности системы команд ЭВМ, которая приводит к усложнению архитектуры процессоров. Выявлены группы команд и микрокоманд с минимальным числом повторений (значимости), часть из которых может быть удалена с целью упрощения архитектуры ЭВМ.  

On the example of 50 programs in the machine codes for an educational computer, metrics are defined that allow analyzing the frequency of use of machine instructions. The percentages of microinstructions used and repeated during micro-program control implementation established during the analysis, confirm the applicability of the 20/80 principle - the Pareto principle for processor operation. A conclusion is made about the redundancy of the system of computer commands, which leads to the complication of the processors architecture. Groups of instructions and microinstructions with a minimum number of repetitions (significance) are identified, and some of them can be removed in order to simplify the computer architecture. 

архитектура ЭВМанализдиаграмма и принцип Паретопрограммная модель ЭВМметрики машинных командсистема командмнемокодымикропрограммаcomputer architectureanalysisPareto diagram and principleprogram model of computermetrics of machine instructionssystem of commandsmnemonic codesmicroprogramReferencesСтатистические методы повышения качества / Пер. с англ.; под ред. Х. Кумэ. М.: Финансы и статистика, 1990. 304 с.Kume H. Statistical Methods for Quality Improvement, Madras, 2006.Juran J. M. Product quality-a prescription for West // Management Review. 1981. June. P. 9—10.Juran J.M. Management Review, 1981, June, рр.9–10.Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). М.: Наука, 1973. С. 614—615.Korn G.A., Korn Th.M. Mathematical Handbook for Scientists and Engineers: Definitions, Theorems, and Formulas for Reference and Review, 1968.Аверьянов А. В., Белая Т. И., Молчанов О. Е. Использование диаграммы Парето для обеспечения качества функционирования интегральных микросхем // Изв. вузов. Приборостроение. 2016. Т. 59, № 7. С. 558—562.Averyanov A.V., Belaya T.I., Molchanov O.E. Journal of Instrument Engineering, 2016, no. 7(59), pp. 558–562. (in Russ.)Аверьянов А. В., Белая Т. И., Молчанов О. Е. Анализ программных моделей учебных ЭВМ с использованием принципа Парето // Естественные и технические науки. 2016. № 6. С. 160—164.Averyanov A.V., Belaya T.I., Molchanov O.E. Natural and technical sciences, 2016, no. 6, pp. 160–164. (in Russ.)Жмакин А. П. Архитектура ЭВМ. СПб: БХВ-Петербург, 2010. 352 с.Zhmakin A.P. Arkhitektura EVM Computer architecture, St. Petersburg, 2010, 352 р. (in Russ.)Аверьянов А. В., Калюжный А. В. Применение анализа Парето для количественного оценивания частоты использования машинных команд ЭВМ // Изв. вузов. Приборостроение. 2019. Т. 62, № 2. С. 101—105.Averyanov A.V., Kalyuzhny A.V. Journal of Instrument Engineering, 2019, no. 2(62), pp. 101–105. (in Russ.)Басыров А. Г. Организация ЭВМ и систем: практикум. СПб: ВКА им. А.Ф. Можайского, 2012. 83 с.Basyrov A.G. Organizatsiya EVM i sistem: praktikum (Organization of Computers and Systems: Workshop), St. Petersburg, 2012, 83 р. (in Russ.)Аверьянов А. В., Горичев Ю. В., Осипов Н. А. Надежность систем космических комплексов. Руководство к практическим и лабораторным занятиям / Под ред. В. А. Белозёрова. СПб: ВКА им. А.Ф. Можайского, 2006. 92 с.Averyanov A.V., Gorichev Yu.V., Osipov N.A. Nadezhnost' sistem kosmicheskikh kompleksov. Rukovodstvo k prakticheskim i laboratornym zanyatiyam (Reliability of Systems of Space Complexes. Guide to Practical and Laboratory Classes), St. Petersburg, 2006, 92 р. (in Russ.)Абель П. Ассемблер. Язык и программирование для IBM PC. К.: Век+, М.: ЭНТРОП, К.: НТИ, 2003. 736 с.Abel P. IBM PC Assembly Language and Programming, British Columbia Institute of Technology, 1998, 606 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.