- •Пятое поколение (1984–1990)
- •Шестое поколение (1990–)
- •Архитектура системы команд. Cisc и risc архитектуры процессоров
- •Cisc и risc архитектуры процессоров
- •3D станции;
- •Регистровая архитектура мп
- •3DNow! — дополнительное расширение mmx для процессоров amd, начиная с amd k6 3d.
- •Предсказание ветвлений
- •Предвыборка данных
Cisc и risc архитектуры процессоров
Уровень архитектуры команд включает набор машинных команд, которые выполняются микропрограммой-интерпретатором или аппаратным обеспечением.
Двумя основными архитектурами набора команд, используемыми компьютерной промышленностью на современном этапе развития вычислительной техники, являются архитектуры CISC и RISC.
CISC
– Complete Instruction Set Computer (CISC-архитектура, компьютер на микропроцессоре с полным набором команд)
RISC
– Reduced Instruction Set Computer (RISC-архитектура, компьютер с сокращенным набором команд)
|
CISC |
RISC |
Основоположник, модель |
IBM, IBM/360 |
CDC6600 (Крэй) |
Лидер, сегодня |
x86 |
Alpha, PowerPC, SPARC |
Рынок |
Персональные ЭВМ (благодаря совместимости с программным обеспечением младших моделей, общая стоимость которого - в начале 90-х годов - составила несколько миллиардов долларов США) |
Высокопроизводительные компьютеры (стоимость ПО не настолько существенна) |
Реализация |
Микропрограммная (интерпретация) |
Аппаратная
|
Число регистров общего назначения |
небольшое |
большое
|
Формат команд |
большое количество форматов команд различной разрядности |
команды фиксированной длины и фиксированного формата |
Адресация |
большое количество методов адресации, преобладание двухадресного формата команд |
простые методы адресации, трехадресный формат команд |
Число регистров
Развитие архитектуры RISC в значительной степени определялось прогрессом в области создания оптимизирующих компиляторов. Именно современная техника компиляции позволяет эффективно использовать преимущества большего числа регистров, конвейерной организации и большей скорости выполнения команд.
Большое число регистров позволяет большему объему данных храниться в регистрах на процессорном кристалле большее время и упрощает работу компилятора по распределению регистров под переменные.
Формат команд
Команды должны легко декодироваться. Предел количества вызываемых команд в секунду зависит от процесса декодирования отдельных команд. Декодирование команд осуществляется для того, чтобы определить, какие ресурсы им необходимы и какие действия нужно выполнить. Полезны любые средства, которые способствуют упрощению этого процесса. Например, используются регулярные команды с фиксированной длиной и с небольшим количеством полей. Чем меньше разных форматов команд, тем лучше.
Адресация
Простые методы адресации позволяют резко упростить декодирование команд. Организация регистровой структуры – основное достоинство и основная проблема RISC. Практически любая реализация RISC-архитектуры использует трехместные операции обработки, в которых результат и два операнда имеют самостоятельную адресацию – R1 := R2, R3. Это позволяет без существенных затрат времени выбрать операнды из адресуемых оперативных регистров и записать в регистр результат операции. Кроме того, трехместные операции дают компилятору большую гибкость по сравнению с типовыми двухместными операциями формата «регистр – память» архитектуры CISC. В сочетании с быстродействующей арифметикой RISC-операции типа «регистр – регистр» становятся очень мощным средством повышения производительности процессора.
RISC-системы применяются во многих областях, однако наиболее эффективно применение систем на базе RISC-процессора для решения задач, требующих высокой производительности и надежности, например: