2. Cisc-процессоры. Risc-процессоры

2.1. Сравнительный анализ cisc- и risc-процессоров

В узком смысле под архитектурой понимается архитектура (структура) набора команд. Архитектура набора команд служит границей между аппаратурой и программным обеспечением и представляет часть системы, которая видна программисту или разработчику.

Двумя основными архитектурами набора команд, используемыми компьютерной промышленностью на современном этапе развития вычислительной техники являются архитектуры CISC и RISC. В зависимости от используемой архитектуры команд, процессоры также делятся на CISC-процессоры и RISC-процессоры.

Для CISC-процессоров характерно:

1) большое количество машинных команд, часть которых имеет смысловую нагрузку аналогично операторам высокоуровневых языков программирования и выполняются за много тактов;

2) большое количество форматов команд различной разрядности;

3) сравнительно небольшое число регистров общего назначения;

4) 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). Она сформировалась на базе трех исследовательских проектов компьютеров: процессора 801 компании IBM, процессора RISC университета Беркли и процессора MIPS Стенфордского университета. Эти три машины придерживались архитектуры, отделяющей команды обработки от команд работы с памятью.

Для RISC-процессоров характерно:

1) выполнение любой команды занимает небольшое количество машинных тактов (предпочтительно один машинный такт). Сама логика выполнения команд с целью повышения производительности ориентирована на аппаратную, а не на микропрограммную реализацию.

2) использование команд фиксированной длины и фиксированного формата.

3) наличие достаточно большого количества регистров общего назначения (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.

В последних разработках компании Intel, а также ее последователей-конкурентов широко используются идеи, реализованные в RISC-микропроцессорах, так что многие различия между CISC и RISC стираются.

2.2. Структура процессора Intel 8086

Структуру центрального процессора Intel 8086 можно разделить на два логических блока (рис.4): блок исполнения (EU:Execution Unit); блок интерфейса шин (BIU:Bus Interface Unit).

В состав блока исполнения входят: арифметико-логическое устройство ALU, устройство управления CU и десять регистров. Устройства блока исполнения обеспечивают обработку команд, выполнение арифметических и логических операций.

Блок интерфейса шин включает устройство управления шинами, блок очереди команд, регистры сегментов и предназначен для выполнения следующих функций: 1) управление обменом данными с блоком исполнения, памятью и внешними устройствами ввода/вывода; 2) адресация памяти; 3) выборка команд (осуществляется с помощью блока очереди команд Queue, который позволяет выбирать команды с упреждением).

Рис. 4. Структура микропроцессора Intel 8086

Регистры – участки высокоскоростной памяти для хранения данных в процессоре, они непосредственно подключены к блоку управления и АЛУ, поэтому доступ из этих блоков к регистрам происходит значительно быстрее, чем доступ к внешней памяти.