Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Конспект по МПиМК / Лекция 10.doc
Скачиваний:
244
Добавлен:
15.06.2014
Размер:
272.9 Кб
Скачать

Тема 10 Современное развитие микропроцессорной техники

1. Архитектуры risc, cisc, vliw, misc, epic

1.1. АрхитектураRisc

RISC(Reduced Instruction Set Computing) —вычисленияссокращённымнаборомкоманд.

Это философия проектирования процессоров, которая во главу ставит следующий принцип: более компактные и простые инструкции выполняются быстрее. Простая архитектура позволяет как удешевить процессор, так и поднять тактовую частоту. Многие ранние RISC-процессоры даже не имели команд умножения и деления.

Первые RISС-процессоры были разработаны в начале 1980-х годов в Стэнфордском и Калифорнийском университетах США. Они выполняли небольшой (50 − 100) набор команд, тогда как обычные CISC (Сomplex Instruction Set computer) выполняли 100—200.

Характерные особенности RISC-процессоров:

  • Фиксированная длина машинных инструкций (например, 32 бита) и простой формат команды.

  • Одна инструкция выполняет только одну операцию с памятью — чтение или запись. Операции вида "прочитать-изменить-записать" отсутствуют.

  • Большое количество регистров общего назначения (32 и более).

В настоящее время многие архитектуры процессоров являются RISC-подобными, к примеру, ARM, DEC Alpha, SPARC, AVR, MIPS, POWER и PowerPC. Наиболее широко используемые в настольных компьютерах процессоры архитектуры x86 ранее являлись CISC-процессорами, однако новые процессоры непосредственно перед исполнением преобразуют CISC-инструкции процессоров x86 в более простой набор внутренних инструкций RISC.

Основное предназначение RISC-процессоров – упрощение набора команд для построения быстрых вычислительных машин. Отличительными особенностями RISC являются:

  • фиксированная длина команд,

  • архитектура регистр-регистр,

  • простые способы адресации,

  • короткие и простые (не требующие интерпретации) команды,

  • большой регистровый файл (это позволяет большему объему данных храниться в регистрах на процессорном кристалле большее время и упрощает работу компилятора по распределению регистров под переменные) и трехоперандный (три команды в выборке) формат команд.

Среди других особенностей RISC-архитектур, появившихся несколько позже, следует отметить идею суперскалярной или многоконвейерной обработки, внеочередное выполнение команд и появление "смешанных" или групповых команд для сокращения времени выполнения часто повторяющихся последовательностей.

Также в современных версиях RISC-процессоров появилась методика реализации условных переходов, чего не было в первых реализациях. Условные переходы при параллельном выполнении команд всегда являются "узким горлышком", способным сильно затормозить работу процессора. Такая проблема наиболее характерна для RISC-процессоров, т. к. меньшее разнообразие команд ведет к увеличению числа ветвлений.

Что касается суперскалярности RISC-процессоров, то она тоже сильно ограничена. Благодаря хитроумным решениям, разработчикам удалось достичь некоторой параллельности вычислений в рамках традиционных RISC. Однако по-настоящему параллельными такие процессоры не являются, и дальнейшее повышение производительности сталкивается с большими трудностями. Выход из положения состоит в принципиальной смене архитектуры и переходе к настоящему параллелизму на уровне инструкций (EPIC).

Соседние файлы в папке Конспект по МПиМК