CISC и RISC архитектуры. Основные характеристики. Сравнение. Реализация в современных микропроцессорах.

CISC – архитектура (Типичными представителями являются процессоры на основе x86 команд, исключая современные)

В основе архитектуры CISC лежит эффективное использование памяти и относительная простота ассемблерного программирования. Каждая команда CISC-процессора включает в себя несколько операций. Это уменьшает количество операторов, требующихся для реализации конкретной программы, и предоставляет для программиста удобный и быстрый набор команд.

Для CISC-процессоров характерны следующие черты:

• Большое число машинных команд и выполняющихся за много тактов.

• Большое количество методов адресации памяти.

• Формат команд: операция и два операнда: источник и адрес результата.

• Команды переменной длины, длина часто меняется в зависимости от способа адресации.

• Команды обмена типа Р-П, П-Р, Р-Р.

• Небольшое количество (8-12) РОН. Это результат наличия команд, оперирующих непосредственно с памятью.

• Различным командам для выполнения требуется разное количество машинных тактов.

• Многоформатность команд.

• Многие специализированные команды используются недостаточно часто. В обычной программе используется около 20% наиболее употребительных команд.

RISC-архитектуры

Основная идея RISC-архитектуры состояла в том, что последовательность простых команд, давая тот же результат, что и последовательность составных команд, может выполняться на более простой физической архитектуре процессора при условии, что память так же не будет отставать. Это потребовалось для увеличения скорости обработки CISC-команд, так как известно, что любой CISC-процессор уступает RISC-процессорам по количеству выполняемых операций в секунду.

CISC-процессоры проектировались под нужды asm-программистов, RISC-процессоры проектировались в расчете на типовой код, генерируемый компилятором.

Результаты глубокого анализа показали, что основные усилия должны быть направлены на

• упрощение набора команд,

• эффективную реализацию конвейерной обработки путем тщательного планирования компилятором его загрузки

-- отделение медленной памяти от быстрой памяти (высокоскоростных регистров) (две инструкции Load/Store).

Характеристики RISC-архитектур

• Время выполнения большинства команд составляет один машинный такт.

• Простые команды.

• Все команды имеют одинаковую длину так, что каждая команда может быть исполнена за один такт применения микропрограмм.

• Набор команд обычно включает в среднем 128 наиболее часто используемых команд.

• Операнды располагаются в регистрах. Стек памяти редко используется для передачи параметров процедур, вместо этого используются регистры.

• Формат чаще трехадресный: команда берет операнды из двух регистров и помещает результат в третий регистр.

• Доступ к памяти только посредством команд Чтение и Запись.

• Все операции, кроме Чтения и Записи, имеют тип Р-Р.

• Большой файл регистров общего назначения.

Виды параллелизма в микропроцессорах. Классификация архитектур с точки зрения параллелизма. Примеры микропроцессоров.

Уровни параллелизма в процессорах

• Параллелизм данных

(DLP – Data Level Parallelism)

• Параллелизм команд

(ILP – Instruction Level Parallelism)

• Параллелизм потоков

(TLP – Thread Level Parallelism)

• Многоядерность

Параллельные вычислительные системы — это физические компьютерные, а также программные системы, реализующие тем или иным способом параллельную обработку данных на многих вычислительных узлах.

Идея распараллеливания вычислений базируется на том, что большинство задач может быть разделено на набор меньших задач, которые могут быть решены одновременно. Обычно параллельные вычисления требуют координации действий. Параллельные вычисления существуют в нескольких формах: параллелизм на уровне инструкций, параллелизм данных. К ним возрос интерес вследствие существования физических ограничений на рост тактовой частоты процессоров

DLP

• Векторные вычисления (SIMD) – SIMD

расширения были введены в архитектуру x86 с целью повышения скорости обработки потоковых данных. Основная идея заключается в одновременной обработке нескольких элементов данных за одну инструкцию.

• Единообразная обработка массивов данных

Pentiumы II, III, IV

ILP-процессоры

• Имеют несколько исполнительных устройств

• Исполняют несколько команд одновременно

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

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...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

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