3.7.3. Особливості архітектури комп'ютера з простою системою команд

Відомі ще з початку 80-х років принципи реалізації КПСК є наступними: • Довільна комп'ютерна команда, незалежно від її типу, має виконуватися за один такт (чи однотактовий цикл).

125

• Система команд має містити мінімальну кількість спрощених команд, що статис­тично переважають у програмах

• Команди обробки даних реалізуються лише у формі «регістр регістр». Обміни з пам'яттю даних (гарвардська архітектура), з метою модифікації змінних у пам'яті вико­нуються лише за допомогою команд читання/запису (архітектура load/store).

• Програми, що модифікують власні коди (раніше це було розповсюджено у різних комп'ютерах, зокрема PDP-11/VAX-11) є забороненими. Виходить, що згідно з новою кон­цепцією команди обробки не можуть адресувати нічого, за винятком регістрів процесора

• Дешифрування команд із спрощеними форматами має виконуватися лише апарат­но, аби збільшити швидкодію

• У системі команд відносно небагато операцій та режимів адресування операндів (способів адресації).

• Високий рівень конвеєризації виконання команд

• Велика кількість регістрів

• Застосовується багато рівнів ієрархії пам'яті

• Склад системи команд має задовольняти вимоги «зручної» компіляції операторів мов високого рівня

Виходячи з наведених вище принципів, можна прийти до висновку що проектуван­ня КПСК вимагає вирішення наступних завдань

• Аналіз області використання з метою визначення найпоширеніших операцій та фор­мування на основі цього списку команд (наприклад, обробки сигналів або створення до­кумента).

• Оптимізація структури процесора, що проектується, з метою забезпечення най­швидшого виконання обраних команд

• Додавання до отриманого списку інших команд, якщо вони не ускладнюють процесора

• Застосування цих же принципів у розробленні інших пристроїв комп ютерної системи.

• Перенесення більшої частини дій з апаратури на програмну частину (компілятор).

Потрібно відзначити, що з часом тлумачення окремих принципів змінилося. Напри­клад, вимогу виконання команди за один такт почали розуміти в той спосіб, що резуль­тати усіх операцій мають формуватися з темпом «одне слово за такт». Іншими слова­ми, усі процесори обов язково містять конвеєризовані арифметичні пристрої. Сучасні технології елементної бази дозволили реалізувати замість первісних десятків команд більше сотні (до 150-200). Проте основний принцип архітектури КПСК виконувати операції тільки у межах регістрової структури процесора, аби виключити звертання до пам'яті даних, залишився незмінним