Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







RISC и CISC процессоры с точки зрения системы команд: общие идеи и сравнительные характеристики.





RISC – процессор с сокращенным набором команд

CISC – процессор с расширенным набором команд.

Требования к RISC:

5. Любая операция, независимо от ее типа выполняется за 1 такт.

6. Система команд содержит минимальный набор наиболее часто используемых простых команд одинаковой длины.

7. Операции обработки данных реализуются только в формате «регистр- регистр». Пересылка данных между регистрами и оперативной памятью осуществляется с помощью специальных команд загрузки/записи.

8. Состав система команд должен быть удобен для написания трансляторов с языков высокого уровня.

Такие микропроцессоры уникальны по показателю «число команд в единицу времени». Достижение максимально возможной производительности стало целью разработки RISC процессоров.

Практически высокая производительность достигается использованием полно разрядной обработки; конфейерной организуемой арифметики; суперскалярной архтектурой процессора; уменьшением частоты обращения к внешней памяти.

В настоящее время полноразрядноым словом как для плавающей так и для фиксированной запятой при выполнении арифметических операций считается 64 двоичных разряда.

Конвейерная организация арифметики т.е. разбиение операций на последовательность элементарных действий выполняемых в различные моменты времени позволяет поднять тактовую частоту и включать в состав команд процессора сложные команды, такие как операции с плавающей запятой и др. Использование арифметических конвейеров привело к изменению требований к RISC.

Требование выполнения команды за 1 такт трансформировалось в требование формирования одного 64 разрядного результата за 1 такт. Система команд значительно расширилась и если в первых RISC процессорах число команд едва достигало 50, то в современных может быть более 150. По функциональному набору команд современные CISC и RISC процессоры едва различимы.

Основными внешними признаками RISC процессоров стали:

- фиксированная длина команд

- отсутствие команд работы с оперативной памятью, кроме команд обмена данными память-регистр.

- Темп выдачи результатов (в установившемся режиме) один 64 разрядный результат за каждый такт.

Дальнейшее повышение производительности возможно только на пути распараллеливания операций. Так появились процессора с так называемой суперскалярной обработкой. Смысл суперскалярности закдючается в том, что в аппаратуру микропроцессора закладываются средства позволяющие одновременно выполнять несколько скалярных операций т.е. команд обработки пары чисел. Такой подход позволяет увеличить производительность пропорционально числу одновременно выполняемых операций.

Проблемы заключаются в том как осуществить поиск и группировку несвязных команд, параллельно запускаемых на исполнение.

В RISC процессорах пока в основном используется аппаратный механизм выборки из буфера команд несвязанных команд и запуск их на параллельное исполнение. Другой способ реализующий загрузку суперскалярной архитектуры заключается в изменении всего процесса компиляции и исполнения.

На этапе трансляции компилятор группирует несвязные операции в пакеты, содержимое которых соответствует структуре процессора, его возможности параллельного выполнения команд различного типа. В пакете содержатся команды, которые процессор может выполнить параллельно. Сформированные пакеты операций преобразуются компилятором в командные слова получившие название VLIW – Very Large Instruction Word – очень широкое командное слово.

По идее такой подход должен привести к упрощению схем процессора т.к. не надо искать независимых команд и повышение производительности.

Процессоры, использующие такой подход получили название процессоров с VLIW архитектурой.

Широкое внедрение VLIW архитектуры сдерживается отсутствием соответствующих компиляторов, но работы в этой области ведутся.

Повышение внутренних тактовых частот неминуемо порождает проблему взаимодействия с внешней по отношению к процессору памятью. Для того чтобы все рассмотренные ранее в процессоре работали, надо постоянно иметь в процессоре необходимую информацию – набор команд и данных. Достигается это введением в схему средств обеспечивающих безостановочную работу арифметических устройств:

- большого количества оперативных регистров (>32 (138))

- встроенной КЭШ памяти одного или нескольких уровней

- управления внешней КЭШ

- механизм предвыборки команд и прогнозирования ветвлений.

Эти средства позволяют резко сократить число обращений к внешней памяти, тем самым снижены общие требования по быстродействиювнешних схем.

 

Структура RISC процессора

КЭШ 2-го уровня предназначен для общения с внешним уровнем.

БОД - блок обработки данных.

Функциональный процессор – это процессор обработки сигналов (цифровых сигналов - видеосистема, аудиосистема, оцифровыватель звука, изображения, телефон). В Intel этот функциональный процессор, т.е. блок регистров вместе с плавающей точкой.

 







ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.