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.
|
SPARC процессорларыSun Microsystems сонымен қатар архитектураны - SPARC (Scalable Processor ARChitecture) әзірлеуге шешім қабылдады. Мысалы, инженерлер Berkeley RISC жобасынан шабыт алды. Ал Дэвид Паттерсонның өзі тіпті жобаға кеңесші ретінде қатысқан. Дегенмен, нәтижесінде SPARC MIPS архитектурасына ұқсайды. Мысалы, платформаның нұсқаулар жинағында көбейту және бөлу нұсқаулары да болмады. SPARC архитектурасының ерекшелігі регистр терезесін пайдалану болды, оның көмегімен бағдарламалардағы функцияларды шақыру процесі аздап өзгертілді. Әдетте, программаларды шақыру кезінде процессор өзінің күйін есте сақтайды (яғни ол кейбір жалпы және арнайы регистрлердің күйін еске түсіреді), функцияны орындауға кірісті, содан кейін функция шақырылғанға дейін бастапқы күйіне оралды. Ал SPARC процессорларында функция шақырылған кезде регистр терезесінің соңына қажетті мәліметтер жазылды, ал регистр терезесінің өзі деректер терезенің басында болатындай файл арқылы жылжытылды. Бұл тәсіл теориялық тұрғыдан жұмыстың жоғары жылдамдығын қамтамасыз етті. Fujitsu SPARC V7 процессоры Архитектураның бірінші нұсқасы SPARC V7 деп аталды. Осы аттас процессор 1992 жылға дейін оның негізінде шығарылды. Содан кейін архитектураның келесі буыны пайда болды - SPARC V8. Ол ешқандай түбегейлі өзгерістерге ұшыраған жоқ. Негізгі айырмашылықтар көбейту және бөлу амалдарын қосу және өзгермелі нүкте арифметикасының өнімділігін жақсарту болды. SPARC V7 сияқты, SPARC V8 де microSPARC процессоры жасалған 32 биттік архитектура болып қала берді. Ол Low-End сегментіне жататын және шағын жұмыс станцияларында және ендірілген жүйелерде қолданылған. Жақсартылған клондарды Texas Instruments және Fujitsu да шығарды. SuperSPARC процессоры өнімдірек шешім болды. SPARC V9 деп аталатын сәулет өнерінің келесі буынын құру бүкіл SPARC сәулет комитетінің жұмысы болды, оған Sun-тен басқа, Texas Instruments, Fujitsu, Philips және басқа да көптеген компаниялар кірді. Платформа 64 битке дейін кеңейтілді және 9 сатылы құбырмен суперскаляр болды. SPARC V9 әрқайсысы 16 Кбайт нұсқаулар мен деректерге бөлінген бірінші деңгейлі кэш жадыны, сондай-ақ сыйымдылығы 512-4096 КБ екінші деңгейді пайдалануға арналған. Архитектура 143-200 МГц жиіліктегі UltraSPARC процессорында жүзеге асырылады. UltraSPARC II процессоры UltraSPARC жалғыз SPARC V9 процессоры емес. 1997 жылы UltraSPARC II енгізілді. ARM процессорларыҚазіргі танымал ARM процессорларының тарихы, дәлірек айтсақ, ARM архитектурасының өзі Acorn Computers және оның BBC Micro компьютерінен басталады. Ол MOS Technology 6502 тасты пайдаланды, бірақ оның өнімділігі келесі буын жұмыс үстелін жасау үшін жеткіліксіз болды. Түрлі себептерге байланысты басқа қол жетімді процессорлар да Acorn талаптарына сәйкес келмеді, сондықтан компания өзінің жеке чипін жасау туралы ойлады. Әртүрлі архитектураларды зерттегеннен кейін Acorn инженерлері RISC процессорларын және сол MOS Technology 6502 кристалын негізге алды. BBC микро компьютері Мысалы, MOS процессоры жадқа қол жеткізу архитектурасын және нұсқаулар жинағын алды. Әрбір нұсқау арнайы төрт разрядты шарт кодымен толықтырылды. Кодтың мәніне (шын немесе жалған) байланысты мәлімдеме орындалған немесе орындалмаған болуы мүмкін. Бұл құбырлы архитектураның өнімділігіне теріс әсер ететін операциялардағы секірулер санын азайтты. Сондай-ақ, әзірлеушілер бірнеше қарапайым операцияларды орындаған сәулет топтарын бастапқы қайта қарауға енгізді. Бір сөзбен айтқанда, олар RISC ережелерінен сәл ауытқып кетті. Сайып келгенде, бұл процессордың өнімділігін ғана жақсартты. Архитектураның дамуы 1985 жылы ARM процессорының жасалуымен аяқталды. Алғашқы коммерциялық нұсқалары 1986 жылы пайда болды және ARM2 деп аталды. CISC процессорларымен салыстырғанда, ARM2 өте қарапайым болды - оның құрамында бар болғаны 30 000 транзистор болды. Сонымен бірге ол өте аз энергия жұмсады және сонымен бірге айтарлықтай өнімді болды. Біраз уақыттан кейін ARM процессорлары да пайда болды, оларға 4 КБ кэш қосылды, бұл кристалдардың өнімділігін одан әрі арттырды. ARM2 процессоры 1980 жылдардың аяғында Acorn бұдан былай ARM архитектурасын жасауда жалғыз емес еді - Apple оған қосылды. Осыған байланысты ARM процессорларымен тікелей айналысатын бөлімше жеке компанияға айналдырылды - Advanced RISC Machines. Жаңа компанияның алғашқы өнімі ARM6 процессорының өзегі және әлемдегі алғашқы PDA-лардың бірі Apple Newton-да қолданылған ARM610 процессоры болды. Дегенмен, ARM процессорлары бұдан былай өнімділік бойынша CISC шешімдерімен бәсекелесе алмады, ал MIPS процессорлары RISC сегментінде басым болды. Содан кейін ARM басқа жолға түсті. Компания ARM6-ны кез келген үшінші тарап өндірушісі аз ақшаға өз процессорларында пайдалана алатын кірістірілген ядро ретінде нарыққа шығара бастады. Бұл саясат өз жемісін берді және ARM ядросы өте танымал болды және компанияның өзі коммерциялық табысқа жетті. DEC-пен бірге StrongARM деп аталатын қуаттырақ ARM шешімдері үшін архитектура әзірленді, ол 5 сатылы құбыры бар классикалық скаляр архитектурасы болды. Архитектурада жадты басқару блоктары және қолдау көрсетілетін нұсқаулар мен әрқайсысы 16 Кбайт деректер кэштері болды. StrongARM негізіндегі бірінші процессор SA-110 1996 жылы ақпанда таныстырылды. Ол 100 МГц, 160 МГц немесе 200 МГц тактілік жиілікте жұмыс істеді. «Тас» Apple MessagePad 2000, сондай-ақ Acorn Computer Risc ДК және Eidos Optima жүйелерінде қолданылған. 1996 жыл бойы SA-110 ең жоғары өнімді мобильді процессор болып қала берді. Apple MessagePad 2000 SA-110 процессорын пайдаланды 1997 жылы StrongARM архитектурасына құқықтар платформаның келесі буынын әзірлеумен айналысатын Intel компаниясына сатылды. 2000 жылы ол ұсынылды, бірақ сәулет (дәлірек айтқанда архитектураны жүзеге асыру) басқа атау алды - Xscale. Платформа көптеген өзгерістерге ұшырады. Мысалы, конвейердің ұзындығы 8 сатыға дейін ұлғайтылды. Нұсқаулар мен деректер үшін кэш жады 32 КБ дейін ұлғайды. XScale RIM Blackberry, Dell Axim, Motorola A780 ұялы телефоны және басқа құрылғылар сияқты құрылғыларда қолданылған. |