CISC және RISC процессорларының архитектурасы. CISC және RISC архитектураларының салыстырмалы талдауы. CISC және RISC процессорларының архитектурасы. Cisc жне risc процессорларыны архитектурасы cisc жне risc архитектураларыны салыстырмалы талдауы
 Скачать 291.5 Kb.
|
MIPS процессорларыMIPS жобасының жетекшісі Стэнфорд университетінің ғалымы Джон Хеннесси болды. Berkeley RISC сияқты, стартаптың жұмысы құбырды және қысқартылған нұсқаулар жинағын пайдаланатын процессорды зерттеу және құру болды. MIPS шешімдерінің архитектурасы кристалдың құрамында көмекші блоктардың болуын да қамтамасыз етті: мысалы, жадымен жұмыс істеуге арналған модульдер, бүтін ALU (арифметикалық логикалық бірлік) және нұсқаулық декодерлері. MIPS жоспары мен Беркли RISC арасындағы айырмашылық ұзартылған құбырды пайдалану болды. RISC архитектурасы, негізінен, құбырды пайдалануды болжайды, бірақ Хеннесси әрі қарай жүріп, процессордағы құбырды мүмкіндігінше ұзартуды ұсынды, яғни бір операцияның орындалуын одан да көп «фрагментациялау». Бұл тәсіл тактілік жиілікті арттыру үшін одан да кең ауқымды ашты. Сонымен қатар, құбырды ұзарту нұсқауларды орындаудың тиімдірек параллелизациясын қамтамасыз етті. Ол кезде параллелизация RISC архитектурасының айрықша ерекшелігі болды, өйткені бұл функция ешбір CISC процессорында оларда құбырлар пайда болғанға дейін жүзеге асырылмаған. Мысалы, MIPS-те, сондай-ақ RISC-те, екіншісі орындай бастағанда бір пәрменнің орындалуы әлі аяқталмауы мүмкін. CISC процессорларында бір команданы орындауды бастау үшін екіншісін өңдеуді аяқтау қажет болды. Джон Хеннесси - MIPS архитектурасын жасаушы және қазір Стэнфорд университетінің президенті Бастапқы MIPS процессорының спецификациясы көбейту және бөлу сияқты қарапайым операцияларды қолдамайды. Бұл әдейі жасалды. Осылайша, әзірлеушілер құбырлар құлыптары деп аталатындарды пайдалану қажеттілігінен құтылғысы келді. Бұғаттаудың өзі құбырдың белгілі бір сатысындағы операцияны бір циклде аяқтау мүмкін болмаған жағдайда құбырды тоқтата тұру болды. Дегенмен, ерте MIPS енгізулері құлыптармен жұмыс істеді және тіпті көбейту мен бөлуді қолдады. Түпнұсқа идея процессорларда жүзеге асырылғанға дейін біраз уақыт қажет болды. 1984 жылы Хеннесси Стэнфорд университетін тастап, сол архитектурасы бар процессорларды шығара бастаған MIPS Computer Systems компаниясын құрды. Бір жылдан кейін компанияның бірінші өнімі, 32-биттік «тас» R2000 шығарылды. Бұл тарихтағы бірінші коммерциялық қол жетімді RISC моделі болды. 1988 жылы R3000 деп аталатын келесі ұрпақ процессоры пайда болды. R2000-мен салыстырғанда ол көп өңдеуге және нұсқауларға және деректер кэштеріне қолдау алды. «Үш мыңыншы» коммерциялық тұрғыдан табысты болды. Процессор Silicon Graphics, DEC, Seiko Epson және басқалары сияқты компаниялардың серверлік жүйелері мен жұмыс станцияларында қолданылған. Сонымен қатар R3000 Sony PlayStation ойын консолінің жүрегіне айналды. MIPS R3000 процессоры MIPS процессорларының келесі буынын әзірлеуге үш жыл қажет болды. R4000 процессоры 1991 жылы шығарылды. Ол 64-биттік архитектураны, кірістірілген сопроцессорды алды және алдыңғыларға қарағанда жоғары тактілік жиілікте жұмыс істеді. Сонымен, R4000 ең аз жиілігі 100 МГц болды. Нұсқаулық пен деректер кэшінің әрқайсысы 8 КБ болды. Екі жылдан кейін R4400 индексі бар процессордың өзгертілген нұсқасы ұсынылды. Жаңа қалып екі еселенген кэшке ие болды және үлкенірек L2 кэшіне қолдау көрсетті. Сонымен қатар, 64 биттік режимде жұмыс істегенде көптеген қателер түзетілді. Бір қызығы, процессорларының коммерциялық табысына қарамастан, MIPS қаржылық қиындықтарға тап болды және ақырында SGI сатып алып, MIPS Technologies атауын өзгертті. Осыдан кейін клондарды өндіруге лицензиялар үшінші тарап компанияларына беріле бастады. Мысалы, QED (Quantum Effects Devices) Cisco маршрутизаторларында пайдаланылған арзан MIPS процессорларын жасады. Ал NEC Nintendo 64 ойын консолінде «тіркелген» VR4300 «тасын» шығарумен айналысты. Nintendo 64-те қолданылатын NEC VR4300 процессоры 1994 жылы R8000 процессоры пайда болды. Бұл суперскалярлық архитектурасы бар бірінші MIPS шешімі болды, ол бір команданың орындалуы екіншісінің нәтижесіне тәуелді болмаса, нұсқауларды параллель орындауды білдіреді. Мысалы, R8000 сағаттық циклде төрт нұсқауға дейін өңдей алды. 1996 жылдың қаңтарында MIPS R10000 деп аталатын келесі ұрпақ процессорын ұсынды. 10 000-шы R8000 сияқты суперскалярлық архитектураны пайдаланды және шын мәнінде оның алдыңғы нұсқасының өзгертілген нұсқасы болды. Сондай-ақ процессордың нұсқаулары мен деректер кэшінің әрқайсысы 32 КБ болды және 175 МГц немесе 195 МГц жиілікте жұмыс істеді. 1997 жылы чиптің 250 МГц нұсқасы тіпті пайда болды. Бірақ 195 МГц болса да, R10000 сол кездегі ең жылдам процессорлардың бірі болды. Toshiba R10000 процессоры Өкінішке орай, R10000 іске қосылғаннан кейін SGI MIPS архитектурасынан бас тартты. Барлық кейінгі кристалдар «он мыңыншы» ядроға негізделген және онымен салыстырғанда ешқандай принципті айырмашылықтар болған жоқ. Мысалы, 1998 жылы енгізілген R12000 процессоры құбырдағы қосымша кезеңді алды және нұсқаулық кезектерімен жұмысты жақсартты. Оның тактілік жиілігі 270 МГц, 300 МГц немесе 360 МГц болды. R12000-ден кейін MIPS процессорларының тағы екі буыны шықты: R14000 және R16000. Олар жылдамырақ жүйелік автобустарға, ұлғайтылған жиіліктерге және үлкен кэш жадыға қолдау көрсетті. Мысалы, R16000 700 МГц жиілікте жұмыс істей алады және 64 Кбайт нұсқаулық пен деректер кэшіне қолдау көрсетеді. Осыдан кейін MIPS 32 биттік және 64 биттік MIPS32 және MIPS64 архитектуралары үшін лицензияларды сата бастады. |