Тема 1.4 Стандартизация архитектур микропроцессоров

Для расширения области применения разрабатываемого программного обеспечения на протяжении всей истории развития вычислительной техники предпринимались попытки стандартизировать архитектуры микропроцессоров.

Отсутствие стандартизации не позволяет создавать новые системы путем конструирования из существующих, прошедших апробацию в различных условиях применения большим количеством независимых пользователей.

Одной из попыток комплексного решения проблем стандартизации было формулирование концепции “открытых систем”.

Открытые системы представляют собой совокупность интерфейсов, протоколов и форматов данных, базирующихся на общедоступных, общепринятых стандартах, обеспечивающих переносимость (мобильность) программного обеспечения, взаимодействие между системами, масштабируемость.

Переносимость – свойство, выражающееся в возможности исполнения программы в исходных кодах на различных аппаратных платформах в среде различных операционных систем.

Взаимодействие систем – свойство, выражающееся в способности системы обмениваться информацией с автоматическим восприятием форматов и семантики данных.

Масштабируемость – свойство, выражающееся в возможности исполнения программы на различных ресурсах (объем памяти, число и производительность процессоров) с пропорциональным изменению ресурсов значением показателей эффективности. Важно понимать, что ресурсы могут не только возрастать, но и уменьшаться.

В рамках “открытых систем” архитектура процессора должна поддаваться достаточно простому формальному описанию со спецификацией типов данных, регистров и выполняемых преобразований без “побочных эффектов”.

Архитектурно независимая реализация программ

В настоящее время в рамках ISO/IEC в Комитете по микропроцессорным системам ведется подготовка стандарта на архитектурно независимый формат спецификации программ. Этот формат спецификации позволит решить проблему переносимости программ.

Для решения поставленной задачи предполагается производить двухэтапную компиляцию исходного кода программы.

На первом этапе компиляции исходный код транслируется в обобщенные декларации интерфейсов прикладных программ (API) в совокупности с обобщенными описаниями типов данных. В результате чего фактически транслированная программа представляет собой выражения абстрактной алгебры, определенной архитектурно независимой спецификацией программ.

На втором этапе генерируется программа для конкретной архитектуры.

Java – технология

Эта технология была предложена компанией SUN. В основе данной технологии лежит понятие виртуальной Java – машины, обладающей открытыми спецификациями.

Большинство команд Java – машины имеют длину один байт, что согласуется со стековой архитектурой процессора, использующей небольшое число регистров и указателей на данные.

Использование байт – кода в Java – машине позволяет уменьшить длину программ.

Одним из препятствий на пути развития Java – технологии является низкая производительность исполнения Java – кода. Для преодоления этого препятствия некоторые процессоры содержат блоки, транслирующие Java – команды в совокупность простых RISC – команд.