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

• Название: Cisc жне risc процессорларыны архитектурасы cisc жне risc архитектураларыны салыстырмалы талдауы
• Анкор: CISC және RISC процессорларының архитектурасы. CISC және RISC архитектураларының салыстырмалы талдауы
• Дата: 07.06.2022
• Размер: 291.5 Kb.
• Имя файла: CISC және RISC процессорларының архитектурасы.doc
• Тип: Документы; #574671
• страница: 2 из 13

2.3. RISC процессорларын енгізудің кейбір тапсырмалары

Бізді негізінен операциялардың оңтайлы жиынтығын таңдау қызықтырады. Оны шешу кезінде біз компьютерге арналған тапсырмалардың кейбір джентльмендік қоспасы бойынша басқару бағдарламаларының пакетін таңдай аламыз және оларды орындау үшін профиль жасай аламыз немесе параметрлерді статикалық немесе динамикалық өлшеу әдісін пайдалана аламыз. бағдарламалардың өздері.

Программаны профильдеу кезінде программаның әрбір операторының (операциясының) орындалуына жұмсалған жалпы процессорлық уақыттың үлесі анықталады. Алынған нәтижелерді талдау профильді бағдарламаның сипатты белгілерін ашады.

Статикалық немесе динамикалық өлшемдерде белгілі бір оператордың (операцияның) бағдарламада қанша рет орын алатыны немесе белгілердің бағдарлама мәтінінде (статика) немесе орындалу нәтижесінде (динамика) оң немесе теріс мәндерді қаншалықты жиі қабылдайтыны есептеледі. .

Ұсынылған зерттеулер барысында алынған нәтижелердің үйлесімі талданатын бағдарламаның жалпы көрінісін береді. Міне, компиляторлық бағдарламалар үшін орындалатын статикадағы осындай өлшемдердің бірінің нәтижелері: тағайындау операторлары – 48%; шартты операторлар – 15; циклдар - 16; қоңырауды қайтару операторлары – 18; басқа операторлар – 3%.

Динамикадағы бағдарламалар – операциялық жүйелерде қолданылатын үш жүз процедураны өлшеу операнд түрлерінің келесі өлшемдерін көрсетті: тұрақтылар – 33%; скалярлар - 42; массивтер (құрылымдар) - 20 және басқалары - 5%.

Бұл жағдайда деректер ағынын басқару командаларының арасындағы статистика келесідей болады. Бағдарламалардың әртүрлі сынақ пакеттерінде шартты көшу нұсқаулары 66-дан 78% -ға дейін, шартсыз өту нұсқаулары - 12-ден 18% -ға дейін, орындауға өту жиілігі 10-нан 16% -ға дейін.

Демек, компиляторлық бағдарламаларда тағайындау операторлары негізгі бөлікті алады, ал тұрақты типтегі операндтар мен жергілікті скалярлар программаны орындау кезінде қол жеткізілетін процедуралардағы операндтардың негізгі бөлігін құрайды деп қорытынды жасауға болады.

Мұндай сандық және сапалық өлшемдер процессор архитектурасын оңтайландырудың негізін құрайды.

Сонымен, егер тағайындау операторлары барлық операторлардың 48% алып жатса, онда операндқа қол жеткізу операциясы аппараттық құралда жүзеге асырылуы керек екені анық. Бұл, әсіресе, есептеу жоспарының операциялары әдетте қарапайым болатын сандық емес есептер кезінде өте маңызды. Шартты операторларда, цикл және шақыру-қайтару операторларында манипуляциялар операндтар жиынында орындалады, бұл да операндқа қол жеткізу операциясының аппараттық іске асыру қажеттілігін растайды.

Операндтардың түрлерін талдау кезінде біз үш категорияны ескердік:

* тұрақтылар – программаның орындалу барысында өзгермейді және әдетте шағын мәндерге ие болады;

* скалярлар - оларға сілтеме жасау, әдетте, олардың атымен анық кездеседі. Әдетте олардың саны аз және олар процедураларда жергілікті деп сипатталады;

* массивтер мен құрылымдардың элементтеріне қол жеткізу индекстер мен көрсеткіштер арқылы, яғни жанама адрестеу арқылы жүзеге асады. Әдетте бұл элементтердің көпшілігі бар.

Операндқа қол жеткізу үшін алдымен операнд сақталатын ұяшықтың физикалық мекенжайын анықтау керек, содан кейін операндқа қол жеткізу керек. Егер операнд тұрақты болса, оны пәрменде көрсетуге болады. Оған сұраныс бойынша бірден қол жеткізуге болады. Басқа жағдайларда бәрі операнд сақталатын жад түріне байланысты. Тіркеу блоктары мен кэш жады сыйымдылығы, қол жеткізу жылдамдығы және құны бойынша аз ерекшеленеді, бірақ үстеме шығындарды шешуде айтарлықтай ерекшеленеді. Кэш жадына жоғары байланыс арнасының өткізу қабілеттілігін қажет ететін толық ұзындықтағы мекенжайлар арқылы қол жеткізіледі. Әдетте, бұл мекенжай бағдарламаны орындау кезінде жасалуы керек, ол кем дегенде толық биттік қосуды немесе тіркеуге қол жеткізуді немесе екеуін де қажет етеді. Регистр блоктары әдетте нұсқаулықта көрсетілген қысқа регистр нөмірлерімен адрестеледі, бұл оларды декодтауды жеңілдетеді. Дегенмен, регистр жады тек белгілі бір мәліметтер түрлерін сақтай алады, ал кэш жады негізгі жады ретінде де пайдаланылуы мүмкін. Осыған байланысты регистрлер бойынша скалярлық айнымалыларды бөлу өте маңызды, өйткені ол өңдеу жылдамдығына айтарлықтай әсер етеді.

Регистр терезелерінің өлшеміне қатысты мәселені шешу қажет, өйткені әдеттегі архитектурада терезелер бір тізілімді болып табылады, бұл әрбір шақыру-қайтару кезінде дүкен-қалпына келтіру операциясын қажет етеді.

Процедураларды шақыру кезінде регистрлердің мазмұнын есте сақтау керек, ал қайтып оралғанда оларды қалпына келтіру қажет, бұл көп уақытты алады. Заманауи құрылымдық бағдарламаларда процедураны шақыру жиі орындалады, бұл ретте стандартты процессорлардағы процедуралардан шақыру және қайтару командаларын орындаудың жалпы үстеме шығындары бағдарламадағы барлық жадқа кірудің 50% жетеді. Ата-аналық процедуралар мен еншілес процедуралар арасында деректерді тасымалдау уақытын қысқарту үшін (олардың ұя салу тереңдігі біреуден үлкен болған жағдайда) ата-аналарға да, қыздарға да олардың кейбіріне қол жеткізуге мүмкіндік беретін тіркеу блогын жасауға болады. Басқаша айтқанда, бір-бірін қайталайтын регистр блоктарын жасау керек. Бұл мүмкіндік регистр блогында қабаттасқан қабаттасатын «терезелер» арқылы жүзеге асады. Бұл механизм RISC архитектурасында жүзеге асырылады. Көптеген өлшемдер шамамен 97% процедуралардың алты параметрден аспайтынын көрсетеді, бұл көрші терезелердің қабаттасуы шамамен бес регистр болуын талап етеді.

Процессор әрқашан ағымдағы терезеге нұсқағышты қамтиды, оны жүзеге асырылған процедураның кірістіру тереңдігі шегінде өзгерту мүмкіндігі бар. Тереңдік асып кетсе, терезелердің кейбір мазмұны жаңа әрекеттерге рұқсат беру үшін негізгі жадқа бағытталады. Іске асырудың жеңілдігі үшін бүкіл терезенің мазмұны ОС-ға бағытталады. Бұл берілген терезе өлшемі бар көп терезелі механизмді енгізудің орындылығын көрсетеді. Терезе өлшемі өткен параметрлер санымен анықталады, ал терезелер саны процедуралардың рұқсат етілген кірістіруімен анықталады.

Үлкен регистрлік блоктарды қолданудың артықшылықтарының ішінде блоктарға қол жеткізудің жоғары жылдамдығын және процедураларды шақыру жиілігін арттыруды атап өтуге болады. Кемшіліктердің арасында микросхемадағы басқа функционалдық бірліктерге зиян келтіре отырып ұйымдастырылған үлкен регистрлік блоктың жоғары құны болып табылады.

Терезенің қабаттасу механизмінің аппараттық іске асырылуы, егер алынған кірістер шығындармен қабаттасатын болса, енгізілуі керек.

Процедураның көпшілігі үш-алты параметрді қажет ететіндіктен, терезелерді пайдалануды оңтайландыру туралы ойлану керек. Біріншіден, регистр блогы толып кеткен жағдайда, ОС-ға барлық терезелерді жіберуге болмайды, тек осы процедура үшін пайдаланылатын регистрлердің мазмұны, екіншіден, орындалу уақытында анықталған айнымалы өлшемдердің терезелері бар механизмді пайдалануға болады.

RISC архитектурасының перспективалы түрі SPARC (Scalable Processor Architecture) архитектурасы болып табылады.

Пікір.Масштабтау – масштабтау, яғни мәліметтерді олар да, олармен орындалатын есептеулер нәтижесі де берілген процесте немесе берілген жабдықта өңдеуге болатын сандар диапазонында болатындай етіп көрсету мүмкіндігі.

Sun Microsystems жаңа SPARCSTATIONS сериясы SPARC архитектурасына негізделген. Бұл компанияның алғашқы үлгілері 1989 жылы жасалған. Барлық Sun станциялары үшін жұмыс ортасы SunOS болып табылады - Open Look көп терезелі графикалық интерфейсімен жабдықталған Unix OS түрі.

Мәліметтерді өңдеу жылдамдығын арттыру үшін VLIW (Very Long Instruction Word) архитектурасы бар компьютерлер қолданылады. Мұндай компьютерлердің командалық құрылымы операциялық кодпен және операндтардың адрестерімен бірге тегтер мен дескрипторларды қамтиды. Мәліметтерді өңдеуді айтарлықтай жеделдетумен қатар, бұл архитектура жадты команда шақыруларының жеткілікті санымен үнемдейді және командалар жиынындағы нұсқаулардың жалпы санын азайтады.