Архитектура системы команд. Архитектуры cisc и risc.
Двумя основными архитектурами набора команд, используемыми компьютерной промышленностью на современном этапе развития вычислительной техники являются архитектуры CISC и RISC. Основоположником CISC-архитектуры можно считать компанию IBM с ее базовой архитектурой IBM360, ядро которой используется с1964 года и дошло до наших дней, например, в таких современных мейнфреймах как IBM ES/9000.
Лидером в разработке микропроцессоров с полным набором команд (CISC - Complete Instruction Set Computer) считается компания Intel со своей серией x86 и Pentium. Эта архитектура является практическим стандартом для рынка микрокомпьютеров. Для CISC-процессоров характерно: сравнительно небольшое число регистров общего назначения; большое количество машинных команд, некоторые из которых нагружены семантически аналогично операторам высокоуровневых языков программирования и выполняются за много тактов; большое количество методов адресации; большое количество форматов команд различной разрядности; преобладание двухадресного формата команд; наличие команд обработки типа регистр-память.
Основой архитектуры современных высокопроизводительных рабочих станций и серверов является архитектура компьютера с сокращенным набором команд (RISC - Reduced Instruction Set Computer). Корни этой архитектуры уходят к компьютерам CDC6600, которые одни из первых начали оснащаться упрощенным набором команд для увеличения быстродействия. RISC в современном его понимании сформировалось на базе трех исследовательских проектов компьютеров: процессора 801 компании IBM, процессора RISC университета Беркли и процессора MIPS Стенфордского университета.
Эти три машины имели много общего. Все они придерживались архитектуры, отделяющей команды обработки от команд работы с памятью, и делали упор на эффективную конвейерную обработку. Система команд разрабатывалась таким образом, чтобы выполнение любой команды занимало небольшое количество машинных тактов (предпочтительно один машинный такт). Сама логика выполнения команд с целью повышения производительности ориентировалась на аппаратную, а не на микропрограммную реализацию. Чтобы упростить логику декодирования команд использовались команды фиксированной длины и фиксированного формата.
Среди других особенностей RISC-архитектур следует отметить наличие достаточно большого регистрового файла (в типовых RISC-процессорах реализуются 32 или большее число регистров по сравнению с 8 - 16 регистрами в CISC-архитектурах), что позволяет большему объему данных храниться в регистрах на процессорном кристалле большее время и упрощает работу компилятора по распределению регистров под переменные. Для обработки, как правило, используются трехадресные команды, что помимо упрощения дешифрации дает возможность сохранять большее число переменных в регистрах без их последующей перезагрузки.
С 1986 года началась активная промышленная реализация архитектуры RISC. К настоящему времени эта архитектура прочно занимает лидирующие позиции на мировом компьютерном рынке рабочих станций и серверов.
Следует отметить, что в последних разработках компании Intel, а также ее последователей-конкурентов (AMD, Cyrix, NexGen и др.) широко используются идеи, реализованные в RISC-микропроцессорах, так что многие различия между CISC и RISC стираются. Однако сложность архитектуры и системы команд x86 остается и является главным фактором, ограничивающим производительность процессоров на ее основе.
- 1 Основные характеристики и области применения эвм различных классов 2
- 2 Архитектурные особенности и организация функционирования вычислительных машин различных классов 37
- Архитектура системы команд. Архитектуры cisc и risc.
- Классификация компьютеров по областям применения
- Иформационно-логические основы вычислительных машин их функциональная и структурная организация
- Процессоры
- Cisc-процессоры ПроцессорыIntel8086
- ПроцессорыPentium
- ПроцессорыPentium4
- Risc-процессоры Особенности процессоров с архитектурой sparc
- Процессоры SuperSparc
- ПроцессорыHyperSparc
- Иерархия памяти, кэш-память
- Виртуальная память
- Физическая организация памяти
- Внешняя память
- Дисковая память
- Память на гибких магнитных дисках
- Память на жестких магнитных дисках
- Кэширование диска
- Основные стадии выполнения команды. Рабочий цикл процессора
- Организация прерываний в эвм
- Каналы и интерфейсы ввода вывода
- Обзор интерфейсов ввода вывода
- Характеристики современных интерфейсов ввода-вывода
- Периферийные устройства
- Печатающие устройства (принтеры)
- Матричные принтеры
- Струнные принтеры
- Лазерные иLed-принтеры
- Принтеры с термопереносом восковой мастики
- Принтеры с термосублимацией красителя
- Принтеры с изменением фазы красителя
- Плоттеры
- Протоколы
- Сканеры
- Видеосистема
- Видеоадаптеры
- Мониторы
- Общие параметры видеосистемы
- Программное обеспечение
- Классификация программного обеспечения (по)
- Операционные системы
- Архитектурные особенности и организация функционирования вычислительных машин различных классов
- Классификация вычислительных систем
- Многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы
- Многомашинные вычислительные системы
- Многопроцессорные вычислительные системы
- Типовые вычислительные структуры и программное обеспечение
- Системы с конвейерной обработкой данных
- Матричные вычислительные системы
- Ассоциативные вычислительные системы
- Принципы векторной обработки
- Сети эвм.
- Общие понятия. Классификация.
- Лвс и компоненты лвс
- Локальная вычислительная сеть
- Основные компоненты вычислительной сети
- Рабочая станция
- Сетевое оборудование
- Сетевая операционная система
- Сетевое программное обеспечение
- Глобальная вычислительная сетьInternet
- Интернет – сеть виртуальных сетей
- Каналы связи
- Литература