4-Ma`ruza. Mp va mikroexm arxitekturasi. Reja mp umumlashtirilgan sxemasi

Mikroprosessor registri arxitekturasi (arxitektura turi "registrlar registri") - LSI mikroprotsessorida etarlicha katta registr faylining mavjudligini aniqlaydi. Ushbu fayl o'zboshimchalik bilan yozib olish va ma'lumotlarni tanlash bilan xotira maydonini hosil qiladi. Ro'yxatdan o'tish arxitekturasiga ega mikroprotsessorlar ilmiy va texnik muammolarni hal qilishda yuqori samaradorlikka ega. Buning sababi arifmetik-mantiqiy birlikning tezlik imkoniyatlaridan samarali foydalanish imkonini beradigan superoperativ RAM (RAM) ning yuqori tezligi bilan bog'liq. Biroq, boshqarish muammolarini hal qilishga o'tishda bunday mikroprotsessorlarning samaradorligi pasayadi, chunki dasturlarni almashtirishda RAM registrlarini tushirish va yuklash kerak.
Mikroprosessor stektlari arxitekturasi - ma'lumotlarni yozib olish va olishning tartiblangan ketma-ketligi bilan xotira maydonini yaratishga imkon beradi. Ushbu arxitektura murakkab boshqarish muammolarini hal qilish uchun yoki yuqori darajadagi tillar bilan ishlashda zarur bo'lgan kichik dasturlar bilan ishlashni tashkil qilish uchun samarali hisoblanadi. Qaytadigan manzillarni saqlash sizga stakandagi o'rnatilgan tartiblarning ketma-ketligini samarali qayta ishlashni tashkil qilish imkonini beradi. Shu bilan birga, kichik ma'lumot sig'imiga ega bo'lgan mikroprotsessor chipidagi stakan tezda to'lib toshadi va katta sig'imli stakan katta resurslarni talab qiladi. Operativ xotiradagi stekni amalga oshirish ushbu muammolarni hal qiladi.
RAMga yo'naltirilgan mikroprotsessor arxitekturasi (arxitektura turi "xotira xotirasi") - ishlaydigan registrlar va tezkor xotirada tashkil etilganda steklarning yuqori tezligi va katta ma'lumot sig'imini ta'minlaydi. Ushbu arxitektura "xotira-xotira" turiga kiradi, chunki bunday arxitekturali MP-da mikroprosessorda operatsiyadan keyin barcha qayta ishlangan raqamlar yana xotiraga qaytariladi va ishchi registrlarda saqlanmaydi.
Eng ko'p ishlatiladigan eng yangi arxitektura. Bu, ayniqsa real vaqt rejimida va boshqarish tizimlarida foydalanishga yo'naltirilgan ma'lumotlarni qayta ishlash tizimlari uchun to'g'ri keladi.
3. Qayta ishlangan buyruqlar turi bo'yicha.
Qayta ishlangan buyruqlar turiga ko'ra ikkita sinf ajratiladi - XAVF (Instruction Set Computer-ni qisqartiring) MP arxitekturasi o'ralgan yo'riqnomalar bilanva CISC (To'liq ko'rsatmalar to'plami kompyuter) MP arxitekturasi kengaytirilgan yo'riqnomalar to'plami bilan. Ushbu atribut arxitekturani ham o'z ichiga olishi mumkin. EPIC(Aniq parallel ravishda qo'llanma hisoblash) - Arxitektura buyruqlarning aniq parallelligi bilan hisob-kitoblar bilan.
Birinchi protsessorlarni o'qitish tizimini optimallashtirish mezoni talab qilinadigan muammolarni hal qilish uchun dasturlarning uzunligini minimallashtirish edi. Shu bilan birga, registrlar va xotira xujayralari va indeks registrlarini operandlar sifatida ishlatadigan murakkab manzillarni yaratish sxemalaridan foydalanadigan buyruqlar kiritildi. Buyruqlar to'plami "Ro'yxatdan o'tish registri, registratsiya", "xotira registri" va "registr xotirasi" formatlari bilan cheklangan. Yuqoridagilar va kompilyatorlarning murakkab ko'rsatmalardan samarali foydalana olmasliklari sababli protsessorlar tushunchasi qisqartirilgan ko'rsatmalar to'plami - RISC protsessorlari bilan shakllantirildi. RISC protsessorlarining paydo bo'lishiga quvurlar protsessorlari arxitekturasining o'ziga xos xususiyatlari ham yordam berdi: xotira bilan ishlash bo'yicha alohida ko'rsatmalar to'plamining mavjudligi va protsessor registrlariga ma'lumotni o'zgartirish bo'yicha ko'rsatmalar to'plamining mavjudligi. Har bir bunday buyruq bir xil bajarish vaqti (buyruqni olish, buyruqni shifrlash, bajarish, natijani yozish) bilan oz sonli bosqichlarga bo'linadi. Bu, o'z navbatida, har bir tsiklda keyingi buyruq bajarilishining natijasini berishga qodir samarali protsessor quvurini qurishga imkon beradi.
RISC kontseptsiyasining asosiy xususiyatlari quyidagilardan iborat:
- jamoalarning bir xil uzunligi;
- bir xil buyruq formati;
- buyruqlar buyruqlari faqat registrlar bo'lishi mumkin;
- jamoalar faqat oddiy harakatlarni bajarishadi;

- ko'p sonli umumiy maqsadli registrlar (RON) mavjudligi (RON har qanday buyruq bilan ishlatilishi mumkin);

- konveyerlarning mavjudligi;
- buyruqni bir tsikldan ortiq bo'lmagan muddatda bajarish;
- oddiy manzil.
RISC protsessorlariga MIPS, SPARC, PowerPC, DEC Alpha, HP PA-RISC, Intel 960, AMD 29000 va boshqalar kiradi.
Shubhasiz, RISC protsessorlari samarali bo'ladi, bu erda operativ xotiraga kirish vaqtini qisqartirish uchun tizimli usullardan samarali foydalanish mumkin. Agar dastur xotiraga kirish manzillarining ixtiyoriy ketma-ketliklarini yaratsa va ma'lumotlarning har bir birligi faqat bitta buyruqni bajarish uchun foydalanilsa, aslida protsessorning ishlashi asosiy xotiraga kirish vaqti bilan belgilanadi. Bunday holda, qisqartirilgan ko'rsatmalar to'plamidan foydalanish samaradorlikni pasaytiradi va CISC protsessorlari ishlash jihatidan eng maqbuldir.
RISC protsessorlaridan farqli o'laroq, CISC protsessorlarida, qoida tariqasida, ko'rsatmalar juda ko'p turli xil formatlarga ega va ularni taqdim etish uchun turli xil xotira hujayralarini talab qiladi. Bu bajarilish paytida uni shifrlash paytida o'qitish turini aniqlaydi va umuman protsessorni boshqarish moslamasini qiyinlashtiradi va soat chastotasini bir xil element bazasiga asoslangan RISC protsessorlarida erishiladigan darajaga etishiga to'sqinlik qiladi. CISC yo'riqnomasi ko'pincha, masalan, loopni tashkil qilish buyruqlari, subroutine qo'ng'iroq va orqaga qaytish buyruqlari, murakkab buyruqlar bitta buyruqga ma'lumotlarning murakkab tuzilmalariga kirishga imkon beradigan kompleks manzillarni o'z ichiga oladi. CISC ning asosiy kamchiliklari past ishlashi bilan protsessorlarni amalga oshirishning yuqori darajadagi murakkabligi. CISC protsessorlariga misollar Motorola 680x0 oilasi va 8086 dan Pentium 4gacha bo'lgan Intel protsessorlari.
Ushbu kamchiliklarga qaramay, CISC protsessorlari hozirgi vaqtda MP bozorida ustunlik qilmoqda. Buning sababi, mikroprotsessorlarning rivojlanishi dasturiy ta'minot (dasturiy ta'minot) uzluksizligini saqlab qolish uchun doimiy istak bilan sodir bo'ladi.
Biroq, dasturiy ta'minotning uzluksizligi va deputatlarning samaradorligini oshirish bo'yicha mavjud talab bir-biriga ziddir. Ushbu qarama-qarshilikni bartaraf etish uchun, deputatlarning etakchi ishlab chiqaruvchilari CISC arxitekturasida samaradorlikni oshirish muammosini muvaffaqiyatli hal qilishga urinishdi. Ta'lim tizimida CISC mikroprotsessorlari bilan uzluksizlikni saqlagan holda, ishlab chiqaruvchilar RISC arxitekturasi elementlaridan foydalangan holda yangi qurilmalarni yaratdilar. CISC mikroprotsessor yo'riqnomasini ichki RISC protsessorining ko'rsatmalariga o'zgartirgan holda mikroprotsessorga apparat tarjimoni o'rnatilgan. Bunday holda, murakkab to'plamdagi bitta buyruq to'rtta RISC protsessor ko'rsatmalarini yaratishi mumkin. Bunday "aralash" deputatlarning odatiy namunasi AMD va Intelning so'nggi deputatlari hisoblanadi.
Hozirgi vaqtda ishlab chiqaruvchilarning fikriga ko'ra - Intel va Hewlett-Packard, MDH va RISC EPIC arxitekturasi bir xil ahamiyatga ega.
EPIC arxitekturasining xususiyatlari quyidagilar:
- ko'p sonli registrlar; arxitekturaning ko'p sonli funktsional qurilmalar uchun kengayishi;
- mashina kodidagi aniq kelishuv; buyruqlar orasidagi bog'liqlikni qidirish protsessor tomonidan emas, balki kompilyator tomonidan amalga oshiriladi;
- predikatsiya - shartli dallanishning turli tarmoqlaridan kelgan buyruqlar prediktli maydonlar (shartli maydonlar) bilan ta'minlanadi va parallel ravishda ishlaydi;
EPIC arxitekturasiga ega protsessorlarga HPda ishlab chiqilgan Intel va McKinley rahbarlik qilgan Merced kiradi.