|
Nazorat savollari
1.
Kompyuter buyruqlar tizimi
2.
Operandlarning turlari
3.
Komandalarning turlari
69
11-Ma’ruza.
CISC, RISC va VLIW arxitekturalarda buyruqlar turlari
Reja:
1. Buyruqlar turlari
2. CISC arxitekturasi
3. RISC arxitekturasi
4. VLIW arxitekturasi
Tayanch iboralar:
CISC arxitekturasi, RISC arxitekturasi, VLIW arxitekturasi.
Kompyuterning buyruqlar tizimi (VM) bu VM bajarishi mumkin bo'lgan
buyruqlarning to'liq ro'yxati. Buyruq tizimining arxitekturasi (BTA) - bu
kompyuterga ko'rinadigan va dasturchi ko'radigan kompyuter vositalari.
Semantik bo'shliqni qisqartirish nuqtai nazaridan BTA ning uchta turidan biri
ajralib turadi:
- buyruqlarning to'liq to'plamiga ega bo'lgan arxitektura: CISC (Komple
Instruction Set Computer);
- qisqartirilgan buyruqlar to'plami bilan arxitektura: RISC (qisqartirilgan
ko'rsatmalar to'plami kompyuteri);
- juda uzun buyruqli so'zlar bilan arxitektura: VLIW (Juda uzun qo'llanma so'zi).
CISC arxitekturasining asosiy g'oyasi uning nomi - "buyruqlarning to'liq
to'plami" da aks etadi. Ushbu arxitektura har bir mumkin bo'lgan (odatiy)
ma'lumotlarni qayta ishlash harakati uchun alohida mashina ko'rsatmasiga ega
bo'lishga intiladi.
Tarixiy jihatdan CISC me'morchiligi birinchilardan biri bo'lgan.
Protsessorlarning takomillashtirilishi imkon qadar ko'proq turli xil ko'rsatmalarni
bajarishga qodir VMlarni yaratish yo'lidan bordi. Bu assambleya tilida dasturlar
yozgan dasturchilarning ishini soddalashtirdi (ya'ni deyarli mashina ko'rsatmalari
darajasida). Murakkab buyruqlardan foydalanish dastur hajmini va ishlab chiqish
vaqtini qisqartirishga imkon berdi.
70
Natijada, CISC protsessorlarini tashkil etishning quyidagi xususiyatlari
rivojlandi: har biri markaziy protsessorning bir necha sikllarida bajariladigan turli
xil mashina ko'rsatmalari (yuzlab); dasturlashtiriladigan mantiq bilan boshqarish
moslamasi; oz sonli umumiy foydalanish registrlari (RON); turli uzunlikdagi turli
xil buyruq formatlari; ikki manzilli adreslashning ustunligi; bilvosita
adreslashning turli usullarini o'z ichiga olgan operandlarni adreslash mexanizmi
ishlab chiqilgan.
Ammo CISC yondashuvi ba'zi bir buyruqlarni faqat apparatda bajarilishini
imkonsiz qildi (bunday vositalarning murakkabligi bilan). Natijada, protsessorlarda
bloklar paydo bo'ldi, "tezda" eng murakkab ko'rsatmalarni oddiyroq ko'rsatmalar
ketma-ketligi bilan almashtirdi. Bundan tashqari, amaliyot shuni ko'rsatdiki,
dasturlarni yozishda ko'plab murakkab buyruqlar oddiygina talab qilinmagan. Va
nihoyat, buyruqlarning juda murakkabligi va ularning ko'pligi tufayli VM
boshqaruv moslamasi faqat dasturlashtiriladigan mantiq asosida, ya'ni "sekin"
boshqaruv xotirasi yordamida tuzilishi kerak edi.
Oxirgi holat protsessorning soat chastotasini oshirish imkoniyatlarini
sezilarli darajada chekladi. Ushbu omillarning barchasi RISC arxitekturasi tomon
burilishga olib keldi. Shu bilan birga, CISC me'morchiligining bir qator shubhasiz
afzalliklari o'z dolzarbligini saqlab qoladi (birinchi navbatda, dasturiy ta'minot
ishlab chiqaruvchilari nazarida). Shuning uchun etakchi VM ishlab chiqaruvchilari
(Intel, AMD, IBM va boshqalar) o'zlarining so'nggi ishlanmalarida hali ham CISC
yondashuvidan voz kechmaydilar.
CISC protsessorlari xotirani qisqartirish uchun kodni soddalashtirish va uni
qisqartirishda yordam berdi. CISC protsessorida bitta yo'riqnomada "bir nechta
past darajadagi operatsiyalar" mavjud. Bu CISC ko'rsatmalarini qisqa, ammo
"murakkab" qiladi.
Turli xil VM-lar buyruq tizimlarida har xil turdagi operatsiyalarga ega
bo'lishi mumkin. Shunga qaramay, buyruqlarning asosiy turlari ajratib ko'rsatiladi:
1) ma'lumotlar uzatish buyruqlari;
2) arifmetik va mantiqiy ishlov berish buyruqlari;
71
3) satrlar bilan ishlash uchun buyruqlar;
4) SIMD buyruqlari;
5) aylantirish buyruqlari;
6) kirish / chiqish buyruqlari;
7) tizimni boshqarish buyruqlari;
8) buyruq oqimi nazorati guruhlari.
11.1-rasm. CISC arxitekturasi
RISC arxitekturasiga alohida e'tibor, aksariyat zamonaviy CISC
protsessorlarida dekodlash bosqichidagi murakkab ko'rsatmalar oddiy RISC
ko'rsatmalar to'plamiga qisqartirilganligi va protsessor yadrosi RISC protsessori
sifatida amalga oshirilganligi bilan bog'liq.
RISC arxitekturasidagi asosiy sa'y-harakatlar eng samarali ko'rsatmalar
liniyasini qurishga qaratilgan, ya'ni barcha ko'rsatmalar xotiradan olinib,
protsessorga bir xil oqim shaklida ishlov berish uchun yuboriladi va hech qanday
ko'rsatma kutish holatida bo'lmasligi kerak va protsessor yuklanib qolishi kerak.
Ko'pgina ko'rsatmalarning bajarilishini soddalashtirish va ularni registr-
registr formatiga o'tkazish uchun siz protsessorga juda katta miqdordagi umumiy
registrlarni taqdim etishingiz kerak. Bu keyingi operatsiyalarda operandlar sifatida
ishlatiladigan oraliq natijalarni vaqtincha saqlashni ta'minlashga imkon beradi va
operatsiyalarni bajarilishini tezlashtiradigan xotiraga kirish sonining kamayishiga
72
olib keladi. 32 ga teng bo'lgan minimal registrlar soni aksariyat RISC kompyuter
ishlab chiqaruvchilari tomonidan amalda standart sifatida qabul qilinadi.
Juda uzun qo'llanma so'zi (VLIW) arxitekturasi 1980-yillarning boshlaridan
beri bir qator universitet loyihalaridan ma'lum bo'lgan. VLIW g'oyasi shundan
iboratki, ko'rsatmalarning parallel bajarilishini samarali rejalashtirish vazifasi
"aqlli" kompilyatorga tegishli. Bunday kompilyator dastlab manba dasturini tahlil
qiladi. Tahlilning maqsadi bir vaqtning o'zida bajarilishi mumkin bo'lgan barcha
buyruqlarni aniqlash va buyruqlar o'rtasida ziddiyatlar yuzaga kelmasligi. Tahlil
paytida kompilyator hatto ko'rib chiqilayotgan dasturning bajarilishini qisman
taqlid qilishi mumkin. Keyingi bosqichda kompilyator bunday buyruqlarni
paketlarga (to'plamlarga) birlashtirishga harakat qiladi, ularning har biri bitta
super-uzun buyruq sifatida qaraladi. Bir nechta oddiy buyruqlarni bitta super-
uzunga birlashtirish quyidagi qoidalarga muvofiq amalga oshiriladi:
Bitta
super-uzun
buyruqqa
birlashtirilgan
oddiy
buyruqlar
soni
protsessordagi funktsional (bajarilish) bloklari (FB) soniga teng;
«Ekstremal buyruqqa faqat turli xil FBlar tomonidan bajariladigan shunday
oddiy buyruqlar kiradi, ya'ni ortiqcha uzunlikdagi buyruqning barcha tarkibiy
qismlarining bir vaqtning o'zida bajarilishi ta'minlanadi.
Juda uzun buyruq odatda 256 dan 1024 bitgacha bo'ladi. Bunday meta-
buyruq bir nechta maydonlarni o'z ichiga oladi (uni tashkil etadigan oddiy
buyruqlar soniga ko'ra), ularning har biri ma'lum bir funktsional blok uchun
operatsiyani tavsiflaydi.
Bu shakl bu qo'shimcha uzun buyruqning mumkin bo'lgan formatini va
uning maydonlari va individual operatsiyalarni amalga oshiradigan FBlar
o'rtasidagi munosabatni ko'rsatadi.
73
11.2-rasm. FBlar o'rtasidagi munosabati
Do'stlaringiz bilan baham: | 
