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.
|
Тегін ашық бастапқы ISA ретінде RISC-V қолдайтын дәлелдерТегін ашық бастапқы ISA іс жүзінде жұмыс істей алатынын тексеру үшін біздің қауымдастық бір ISA айналасында жиналуы керек. Тек RISC-V барлық төрт талапқа сәйкес келеді. Ол сонымен қатар басқа RISC-терге қарағанда 10-20 жас кіші, сондықтан біз олардың SPARC және OpenRISC кідіріс слоттары сияқты қателерін талдап, түзете алдық. Сондықтан RISC-V командалық жүйесі қарапайым және түсінікті (бастапқы мақаланың 4 және 5 кестелерін, сондай-ақ www.riscv.org сайтын қараңыз). Басқа ISA көптеген талаптарды орындамайтындығынан басқа, 64-биттік SPARC V9 жеке меншік болып табылады және OpenRISC өз қарқынын жоғалтты деген сұрақтар туындайды. RISC-V әлі де үлкен серпінге ие. 1-кестеде RISC-V SoC құрастыратын әртүрлі командалар тізімі берілген. Жоғары өнімді, ашық аппараттық дизайн жүйесін Chisel 9 пайдаланудың арқасында Беркли университетінде қазірдің өзінде 8 микросхема түрі және процесте жаңа әзірлемелер бар. 2-кестеде бір 64-биттік RISC-V ядросы аумақтың жартысын алып жатқаны, қуаттың жартысын тұтынатыны және сонымен бірге құбыры ұқсас немесе бірдей техникалық процессі бар 32-биттік ARM-ге қарағанда жылдамырақ болатыны көрсетілген. Бұл мәселеге қатысты көзқарасымызды толығымен жою қиын болса да, біз RISC-V тегін ашық бастапқы RISC ISA үшін ең жақсы және қауіпсіз таңдау деп санаймыз. Сондықтан, біз RISC-V қауымдастығын кеңейту үшін 10 семинарлар сериясын өткіземіз және 3-кестедегі мысалдардан шабыттана отырып, енгізулерді сертификаттау тапсырмасы үшін коммерциялық емес қор құруды және АХС қолдау мен дамытуды жоспарлап отырмыз. ҚорытындыБіздің ойымыз ашық ОЖ-ға қарағанда ашық ISA үшін әлдеқайда түсінікті, өйткені ISA өте баяу өзгереді, ал алгоритмдік инновациялар мен жаңа қолданбалар ОЖ үздіксіз эволюциясын қажет етеді. TCP/IP сияқты, бұл операциялық жүйеге қарағанда қолдау және дамыту оңайырақ интерфейс стандарты. Ашық АХС бұрын қолданылған, бірақ олар сұраныстың болмауына байланысты ешқашан танымал бола алмады. IoT-тің төмен құны мен қуат тұтынуы, деректер орталықтары үшін 80x86 баламалы нұсқаға ұмтылу және процессор өзектерінің барлық SoC-тердің шағын, бірақ барлық жерде таралған бөлігі ғана болып табылатындығы жаңа сұранысты қанағаттандыра алатын ұсыныс жасау үшін біріктіріледі. RISC-V негізінен RISC идеяларының ұзақ қызмет ету мерзімін ескере отырып, ешқашан өзгермейтін нұсқаулардың негізгі жиынтығы, қосымша кеңейтімдердің баяу дамып келе жатқан жиыны және ешқашан қайта пайдаланылмайтын бірегей нұсқаулары бар SoC-ге бағытталған. RISC-V үшін бірінші тірек IoT немесе WSC болуы мүмкін болса да, біздің мақсатымыз кеңірек: Linux көптеген есептеуіш құрылғылар үшін стандартты операциялық жүйеге айналғандай, біз RISC-V-ті болашақтың барлық есептеуіш құрылғылары үшін стандартты ISA ретінде қарастырамыз. Алдыңғы бөліктер: RISC архитектурасын құруБірнеше рет айтылғандай, барлық x86 процессорлары, Motorola шешімдері және 1980-ші жылдары шығарылған кристалдардың басым көпшілігі CISC (Күрделі нұсқаулар жиынтығын есептеу) архитектурасына ие болды. Барлық мүмкіндіктердің үйлесуі чиптерді өндіру қиын және қымбат болып қана қоймай, сонымен қатар олардың өнімділік шегіне жеткеніне әкелді. Жылдамдықты одан әрі арттыру үшін транзисторлардың санын көбейту қажет болды, бірақ игерілген технологиялық стандарттар күрделі шешімдерді жасауға мүмкіндік бермеді. Intel бұған i486 отбасының шығарылымымен тап болды. Өнімділікті жақсарту үшін олар кэштерді, көбейткіштерді және құбыр желілерін қосып, процессор архитектурасына өзгерістер енгізді. Бір сөзбен айтқанда, 486-шы «тастар» RISC архитектурасының кейбір «чиптерін» алды. Соған қарамастан, американдық компанияның RISC платформасын құруға еш қатысы жоқ. Архитектура өзінің құрылуына 1980 жылдан 1984 жылға дейін Беркли RISC жобасын басқарған американдық инженер Дэвид Паттерсонға қарыздар. Дэвид Паттерсон - RISC әкесі Содан кейін Berkeley RISC осындай ауқымды жобасында жүзеге асырылған бастапқы идея Motorola 68000-ді зерттеу болды. Бақылау барысында бағдарламаларда ендірілген нұсқаулардың басым көпшілігі қолданылмағаны анықталды. процессор. Мысалы, Unix жүйесі компиляция кезінде командалардың 30%-ын ғана пайдаланды. Сондықтан Berkeley RISC жобасы тек ең қажетті нұсқауларды қамтитын осындай процессорды жасауды жоспарлады. Бірнеше жылдық зерттеулер мен әзірлемелерден кейін бірнеше процессор үлгілері шығарылды, олардың аты бүкіл архитектураға атау берді. RISC аббревиатурасының өзі «Шектеулі (қысқартылған) нұсқаулар жинағы компьютері» дегенді білдіреді, ол «қысқартылған нұсқаулар жинағы бар компьютер» деп аударылады. «Қысқартылған нұсқаулар жинағы» нұсқаулар саны CISC чипінің нұсқаулары санынан аз дегенді білдірмейді. Айырмашылығы мынада: кез келген RISC нұсқауы қарапайым және бір тактілік циклде орындалады (кем дегенде ол керек), ал RISC нұсқаулығын орындау бірнеше ондаған такт циклдерін алуы мүмкін. Бұл жағдайда команданың ұзындығы бекітіледі. Мысалы, 32 бит. Сондай-ақ, RISC-те көптеген жалпы мақсаттағы регистрлер бар. Сонымен қатар, бұл архитектура құбырмен сипатталады. Дәл оны пайдалану (жеңілдетілген нұсқаулармен бірге) RISC процессорларының тактілік жиілігін тиімді арттыруға мүмкіндік береді. Беркли RISC жоба тобы Дебюттік шешімдер RISC I және RISC II болды - Паттерсон мен Беркли RISC жобасының бастамасы. Біріншісінде 44 000-нан астам транзисторлар болды және 4 МГц жиілікте жұмыс істеді. Мұндай процессор шағын бағдарламаларды іске қосу кезінде VAX 11/780-ге қарағанда орта есеппен екі есе жылдам және «тас» Zilog Z8000-ден шамамен төрт есе қуатты болды. RISC II өзінің предшественникінен көптеген нұсқаулармен ерекшеленді: 39-ға қарсы 32. Ол жылдамырақ болды. Оның VAX процессорынан артықшылығы 200%-ға жетті, ал Motorola 68000 кейбір бағдарламаларда шамамен төрт есе баяу болды. Айта кету керек, Berkeley RISC VLSI деп аталатын үлкен жобаның бөлігі болды. Бұған 1981 жылы басталған Стэнфорд университетінің MIPS жобасы да кірді. |