22. Особенности cisc-архитектуры (со сложными командами).

В результате расширения и развития системы машинных команд, получили рас­пространение и выделяются различные архитектуры ЭВМ. Одной из них является CISC – архитектура.

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.

Лидером в разработке микропроцессоров с полным набором команд (CISC - Complete Instruction Set Computer) считается компа­ния Intel со своей серией х86 и Pentium.

Микропроцессоры с архитектурой CISC (Complex Instruction Set Computers — архитектура вычислений с полной системой команд) реализуют на уровне машинного языка комплексные наборы команд различной сложности, от простых, характерных для микропроцессора первого поколения, до очень сложных. Большинство современных процессоров для персональных компьютеров построено по архитектуре CISC.

В последнее время появились гибридные процессоры, которые имеют систему команд CISC, однако внутри преобразовывают их в цепочки RISC-команд, которые и исполняются ядром процессора.

Постепенное усложнение CISC-процессоров происходит в направлении более совершенного управления машинными ресурсами, а также в направлении сближения машинных языков с языками высокого уровня.

В то же время сложная система команд и переменный формат команды процессором с CISC-архитектурой привели к быстрому росту сложности схем. Так, процессор 8086 содержал 29 тыс. транзисторов, 80 386 — 275 000, Pentium — 3 100 000, Pentium 4 — 42 млн транзисторов. Для того чтобы такие процессоры вообще могли работать с приемлемым энергопотреблением и размещаться на ограниченной площади, производители работают над миниатюризацией транзисторов. Уже достигнут уровень 0,09 мкм.

23. Подсистема памяти. Особенности. Статическое и динамическое распределение памяти.

Память является одной из главных функциональных частей вы­числительной машины, предназначенной для записи, хранения и выдачи информации. Организация и управление памятью является одним из важней­ших факторов, определяющих эффективность работы машины и влияющих на особенности механизмов управления, реализуемых в операционных системах. В современных ЭВМ подсистема памяти состоит из запоми­нающих устройств разного типа с различными эксплуатационными характеристиками. Это обусловлено тем, что технически реализуе­мые и экономически обоснованные устройства хранения информа­ции, каждое в отдельности, не может обеспечить предъявляемые к подсистеме памяти требования.

Особенности структуры и организации иерархической подсистемы памяти:

- в ЭВМ используется несколько уровней хранения организован­ной в блоки информации;

- иерархические уровни памяти отличаются друг от друга быст­родействием и объемом хранимой информации.

В общем случае иерархия устройств хранения информации о стоит из регистров процессора, различного типа сверхбыстродей­ствующей памяти, основной памяти (ОП) и внешних запоминаю­щих устройств (ВЗУ).

Подсистема памяти реализует: эффективный механизм управления доступом к памяти различного уровня, обмен инф. между ними.; отслеживание состояния памяти (учет свободных и занятых областей); непосредственное выделение памяти различным процессам (когда и сколько).

Способы распределения основной памяти.

1) Статическое распределение.

Память выделяется фиксированными блоками. ОС по таймеру производит форматирование памяти для выявления свободных блоков.

2) Динамическое распределение памяти.

- Управление памятью осуществляется с помощью битовых массивов.

При работе с битовыми массивами память разделяется на единичные блоки размещения объемом от нескольких слов до нескольких килобайт. В битовой карте каждому свободному блоку соответствует один бит, равный нулю, а каждому занятому блоку – бит, установленный в 1.

Битовый массив представляет простой способ отслеживания слов в памяти фиксированного объема, потому что размер битовой карты зависит только от размеров памяти и единичного блока. При необходимости добавить новую информацию, состоящую из к – блоков, в память, необходимо найти ряд подряд идущих к – блоков. Недостаток такой системы заключается в том, что просмотр битовой карты очень медленный процесс.

- Управление памятью с помощью связанных списков.

Каждая запись в списке указывает, является ли область памяти свободной или занятой процессом, адрес с которого начинается эта область, ее длину, содержит указатель на следующую запись. Список отсортирован по адресам.

Сложность этого алгоритма заключается в поиске места под новую информацию.