Архитектура семейства персональных ЭВМ IBM PC
Основные направления развития систем команд
Тенденции в развитии компьютерной деятельности
•С самого начала существовал конфликт между противоречивыми требованиями к размеру ячейки.
•Параллельно развивались сложные методы адресации
Идея байтовой памяти
Постепенно доля труда программиста в конечном продукте компьютера всё возрастала
•Первоначально компьютеры были чрезвычайно дороги и дефицитны
Происходило «погружение приёмов программирования в аппаратуру» (аппаратный стек)
Нельзя рассчитывать на бесконечный рост памяти и тактовой частоты
•Дальнейшее повышение производительности компьютеров связано в основном с архитектурными решениями.
Появилась кэш-память и конвейеры команд
Для конвейеров: сложные системы команд, многочисленные форматы команд, множество способов адресации
Преодоление противоречий
1.Возврат к машинам с простой системой команд. RISC-компьютеры.
Принципы организации таких процессоров:
•Стандартная длина всех команд, равная ширине шины данных
•Небольшое число различных команд
•Малое число способов адресации
•Малое число форматов команд
•Обращение к памяти в командах производится не более одного раза-чтение или запись
•Большое число регистров
Не менее 75% команд проходят каждое из устройств конвейера за один такт.
Преодоление противоречий
2.Сохранение сложной системы команд с многочисленными форматами разной длины, большим числом способов адресации при небольшом числе регистров общего назначения. CISC-процессоры.
Сохранение простоты трансляции программ с языков высокого уровня 
. |
Суперконвейер |
суперскалярны |
процессор с RISC- |
|
й конвейер |
ядром |
|||
|
Суперконвейер
•Конвейеры, имеющие больше 6 ступеней, называются суперконвейерами
Главный недостаток:
•Конфликты возникают даже между командами, расположенными не слишком близко друг от друга.
•Если число регистров при 20 ступенях не больше 20, то конфликты по данным
Суперскалярный процессор
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф2 |
|
|
|
|
|
|
Выборка Декодир |
|
Диспетч |
|
|
|
|
|
|
|
Запись |
||||
|
. . . |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
ование |
|
еризация |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Ф1 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Функциональные блоки |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Risc-ядро
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
||
Память |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
W |
|||
|
|
|
F |
|
D |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CISC-команды |
Очередь RISC-команд |
Процессор с RISC-ядром. Обычно в одном процессоре все 3 идеи