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.
|
2.6. Командалық жүйені оңтайландыруНұсқаулардың кез келген жүйесін құрудағы маңызды мәселе – нұсқауларды оңтайлы кодтау. Ол қолданылатын регистрлер мен адрестеу әдістерінің санымен, сондай-ақ декодтау үшін қажетті аппараттық құралдардың күрделілігімен анықталады. Сондықтан қазіргі RISC архитектуралары нұсқауларды декодтауды айтарлықтай жеңілдететін қарапайым адресация әдістерін пайдаланады. Неғұрлым күрделі және нақты бағдарламаларда сирек кездесетін адрестеу әдістері қосымша нұсқауларды қолдану арқылы жүзеге асырылады, бұл жалпы айтқанда, бағдарлама кодының өлшемін ұлғайтуға әкеледі. Дегенмен, бағдарламаның мұндай ұлғаюы RISC процессорларының жиілігін жай ғана ұлғайту мүмкіндігімен өтеледі. Біз бұл процесті бүгінде, барлық дерлік RISC процессорларының (Alpha, R4400, HyperSPARC және Power2) максималды тактілік жылдамдықтары Pentium процессоры қол жеткізген тактілік жиіліктен асып кеткен кезде байқауға болады. Жаңа компьютер үшін командалар жүйесін жобалаудың жалпы технологиясын келесідей белгілеуге болады: шешілетін есептер класын біле отырып, біз кең таралған компьютер үшін белгілі бір типтік CS таңдаймыз және оны операциялардың барлық алуан түрлілігі бар-жоғын тексереміз. берілген есептер класында. Барлық сирек немесе сирек операцияларды командалар қамтымайды. Операцияларды СК-да көрсету үшін барлық пайда болу жиілігін әр жолы «шығындардың құны – іске асырудың күрделілігі – алынған табыс» арақатынастарынан анықтауға болады. IC жобалаудың екінші жолы - бар командалық жүйені кеңейту. Мұндай кеңейтудің бір жолы - макростарды құру, екіншісі - ассемблер функцияларын кеңейту арқылы CK тілінің бар синтаксисін қолдану, оны жаңа командалармен толықтыру, кейіннен қайта құрастыру. Бұл әдістердің екеуі де түбегейлі бірдей, бірақ кеңейту аппаратын жүзеге асыру тактикасында ерекшеленеді. Сонымен, IBM ДК-нің командалық жүйесі келесі операциялар топтарын қамтиды: мәліметтерді тасымалдау, арифметикалық операциялар, тармақтау және цикл операциялары, логикалық операциялар және жолды өңдеу операциялары. Әзірленген IC оңтайландырылған болуы керек. Оңтайландыру әдістерінің бірі берілген компьютер үшін кейбір типтік тапсырмаларда бір-бірінен кейінгі екі немесе одан да көп командалар комбинацияларының қайталану жылдамдығын анықтаудан, содан кейін оларды бірдей функцияларды орындайтын бір командамен ауыстырудан тұрады. Бұл бағдарламаны орындау уақытының қысқаруына және жад талаптарының төмендеуіне әкеледі. Біз компилятор жиі жасайтын командалардың кейбір тізбегін тексеріп, олардан артық кодтарды алып тастай аламыз. Оңтайландыруды оның ақпараттық мүмкіндіктерін зерттей отырып, жеке топта жүргізуге болады. Бұл үшін ақпарат теориясының аппаратын, атап айтқанда, берілетін ақпараттың көлемін – көздің энтропиясын бағалау үшін қолдануға болады. Процессор-жад жолын байланыс арнасы деп санауға болады. Пікір.Энтропия – жүйенің берілген күйде болу ықтималдығының өлшемі (статистикалық физикада). 2.7. Микробағдарламалық процессорларФункционалдық импульстардың пайда болу логикасын құрудың екі белгілі тәсілі бар. Олардың бірі: процессордың әрбір жұмысы диодтарда, транзисторларда және т.б. орындалатын логикалық схемалар жиынтығына сәйкес келеді және қандай функционалдық импульсті (ФИ) және қандай циклде қоздыру керектігін анықтайды. Кейбір FI m операциясының j қадамында, егер сумматор толып кетсе немесе n операциясының i қадамында пайда болсын. Көрсетілген жұмыс кодтарына, тактілік циклдерге және шарттарға сәйкес сигналдар ЖӘНЕ схемаларының кірістеріне жіберілсе, ал НЕМЕСЕ схемасы арқылы соңғысының шығыстары FI генераторына қосылған болса, қажетті әрекет орындалады (2.3-сурет). .
Жұмысты басқарудың бұл принципі «қатты» немесе «пломбаланған» логика деп аталады және көптеген компьютерлерде кеңінен қолданылады. Күріш. 2.3.Функционалды импульстің қалыптасуы Басқаруды ұйымдастырудың тағы бір принципі: әрбір микрооперация (МИО) сөзбен (немесе сөздің бөлігімен) байланысты, микронұсқау деп аталады және жадта сақталады, әдеттегі компьютердің командалары жадта сақталады. Мұнда пәрмен микробағдарламаға сәйкес келеді, яғни бұл операцияны орындау үшін қандай FI және қандай реттілікпен қоздыру керек екенін көрсететін микронұсқаулар жиынтығы (MIC). Бұл тәсіл микробағдарламалау немесе «сақталған логика» деп аталады. Бұл микропрограммалық компьютерде басқару логикасы электронды схема түрінде емес, қандай да бір регистрде орналасқан кодталған ақпарат түрінде жүзеге асырылатынын атап көрсетеді. 1951 жылы Уилкс айтқан микробағдарламалау идеясы соңғы уақытқа дейін кең қолданыс таба алмады, өйткені: · Микропрограмманы сақтауға арналған сенімді және жоғары жылдамдықты жады болмады; · Микробағдарламалаудың мақсаттары мен артықшылықтары дұрыс түсінілмеді. Екінші дәлелді түсіндірейік. Микробағдарламалаудың құндылығы әрбір тұтынушы МИК-тен өзіне берілген нақты тапсырмада өзіне қажет операциялар жиынтығын құра алады деп есептелді. Нұсқаулар жиынын ауыстыру жадтағы ақпаратты жабдықта ешбір өзгеріссіз ауыстыру арқылы жүзеге асады. Дегенмен, бұл жағдайда бағдарламашы компьютерді әзірлеуші инженер жұмысының барлық қыр-сырын білуі керек еді. Ал программалауды автоматтандыруға байланысты ЭЕМ дамуының негізгі тенденциясы программалаушыны компьютер құрылғыларын егжей-тегжейлі зерттеуден босатып, компьютер тілін адам тіліне барынша жақындату болып табылады. Сондықтан микробағдарламалық компьютерлер пайдаланушы үшін қиын деп саналды. Жақында микробағдарламалау принципіне қызығушылық келесідей жанданды: · Шағын жады циклі бар бір жақты (оқу) жоғары жылдамдықты сақтау құрылғылары жасалды; · Микробағдарламалау программалаудың икемділігін арттыру құралы ретінде емес, компьютерді әзірлеуші инженерге ыңғайлы процессорды басқару жүйесін құру әдісі ретінде қарастырылады. Программист өз жұмысында тіпті компьютердің микробағдарлама құрылымын білмеуі және барлық бағдарламалық құралдар мен ең жоғары деңгейдегі бағдарламалау тілдерін қолдануы мүмкін. Микробағдарламалау принципін қолдану процессор логикасын өңдеуді және өзгертуді жеңілдетеді. Әрбір МИК орындағаннан кейін процессордың күйіне бағдарламалық қамтамасыз етудің қолжетімділігінің пайда болуымен ақауларды автоматты диагностикалаудың және эмуляциялау мүмкіндігінің үнемді жүйесін құруға болады, яғни берілген компьютерде жазылған бағдарламаны орындауға болады. басқа компьютердің пәрмен кодтарында пайда болады. Бұған эмуляцияланған компьютердің командаларына сәйкес келетін қосымша MIC жиынтығын енгізу арқылы қол жеткізіледі. Бұл мүмкіндіктер қазіргі компьютерлерде контроллерлерді құрастыруда микробағдарламалау әдістерінің таралуына ықпал етеді. |
