RISC–процессоры.Особенностивыполненияопераций.

ReducedInstructionSetComputers–компьютерссокращеннымнаборомкоманд.

RISC-архитектурапредполагаетреализациювЭВМсокращенногонаборакоманд,чтопозволяетупроститьаппаратурупроцессораиповыситьегопроизводительность.

Наборкомандвключаетпростейшиеинаиболеечастоупотребляемыекоманды,навыполнениекоторыхзатрачиваетсяменьшевремени.Выполнениеболеесложных,норедковстречающихсяоперацийобеспечиваютподпрограммы.БольшинствокомандвRISC-процессорахявляютсябыстрымикомандамитипа«Регистр-регистр»,которыевыполняютсябезобращениякОЗУ.Такиепроцессорыимеютнеболее100команд,2-3простыхспособаадресации,чтоведеткупрощениюустройствауправления,котороестроитсяпосхемесжесткойлогикой.Приэтомструктурапроцессоранастолькоупрощается,чтостановитсявозможнойегореализациянаодномкристалле,составлениемместадляувеличениядонесколькихсотенчислаобщихиспециализированныхрегистров.

БольшоечислорегистровпозволяетдопределасократитьчислообращенийкОЗУ,засчет:

· сохраненияврегистрахпромежуточныхрезультатов;

· передачичерезрегистрыоперандовизоднихпрограммвдругие;

· отказомотпередачнасохранениевОЗУсодержимогорегистровприпрерыванияхпрограмм.

ПервыйпроцессорRISCбылсозданкорпорациейIBMв1979г.иимелшифрIBM801.

СовременныепроцессорыRISCимеютследующиехарактеристики:

· упрощенныйнаборкоманд,имеющиходинаковуюдлину;

· большинствокомандвыполняютсязаодинтактпроцессора;

· отсутствуютмакрокоманды,усложняющиеструктурупроцессораиуменьшающиескоростьегоработы;

· взаимодействиесоперативнойпамятьюограничиваетсяоперациямипересылкиданных;

· уменьшеночислоспособовадресациипамяти(неиспользуетсякосвеннаяадресация);

· созданконвейеркоманд,позволяющийобрабатыватьнесколькоизниходновременно;

· используетсявысокоскоростнаяпамять.

ОсновныедостоинстваRISC-процессоров:

· Повышениепроизводительностиобработкипрограммвычислительныхзадач.

· БлагодаряиспользованиюпростыхкомандиминимумаихформатовсокращаетсявремяразработкиRISC-процессора.

· УлучшениетехнологичностиRISC-процессоровблагодарябольшейсвободевразмещенииихэлементовнакристаллеинтегральнойсхемыиповышениевероятностивыходагодныхсхем.

НедостаткиRISC-процессоров:

· Нарушениеосновныхпринциповпрограммирования:

o Минимумдлиныисполняемогокодапрограммы.

o Снижениесемантическогоразрывамеждуисходнымописаниеимашиннымкодом.

· Сложностьпостроениякомпилятора,посколькупрограммасязыкавысокогоуровнядолжнатранслироватьсявмикрокодсоптимизациейиспользованиярегистров.

· Высокиетребованиякбыстродействиюпамяти.

40. *CISC–процессоры.Особенностивыполненияопераций.

CISC(англ.Complexinstructionsetcomputing,илиангл. Complexinstructionsetcomputer—компьютерсплнымнаборомкоманд)—концепцияпроектирования процессоров,котораяхарактеризуетсяследующимнаборомсвойств:

· нефиксированноезначениедлиныкоманды;

· арифметическиедействиякодируютсяводнойкоманде;

· небольшоечислорегистров,каждыйизкоторыхвыполняетстрогоопределённуюфункцию.

Типичнымипредставителямиявляютсяпроцессорынаосновеx86команд(исключаясовременныеIntelPentium 4,Pentium D,Core, AMD Athlon,Phenom,которыеявляютсягибридными)ипроцессорыMotorola MC680x0.

Наиболеераспространённаяархитектурасовременныхнастольных,серверныхимобильныхпроцессоровпостроенапоархитектуреIntelx86(илих86-64вслучае64-разрядныхпроцессоров).Формально,всех86-процессорыявлялисьCISC-процессорами,однаконовыепроцессоры,начинаясIntel486DX,являютсяCISC-процессорамис RISC-ядром. ОнинепосредственнопередисполнениемпреобразуютCISC-инструкциипроцессоров x86 вболеепростойнаборвнутреннихинструкцийRISC.

Вмикропроцессорвстраиваетсяаппаратныйтранслятор,превращающийкомандыx86вкомандывнутреннегоRISC-процессора.Приэтомоднакомандаx86можетпорождатьнесколькоRISC-команд(вслучаепроцессоровтипаP6—до4-хRISCкомандвбольшинствеслучаев).Исполнениекомандпроисходитнасуперскалярномконвейереодновременнопонесколькоштук.

ЭтопотребовалосьдляувеличенияскоростиобработкиCISC-команд,таккакизвестно,чтолюбойCISC-процессоруступаетRISC-процессорампоколичествувыполняемыхоперацийвсекунду.Витоге,такойподходипозволилподнятьпроизводительностьCPU.

НедостаткиCISCархитектуры

· высокаястоимостьаппаратнойчасти;

· сложностисраспараллеливаниемвычислений.