Mustaqil ish buyruqlar tizimi arxitekturalari

RISC arxitekturasining asosiy xususiyatlari
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. butun vaqt davomida. Bunga qo'shimcha ravishda, agar ko'rsatmalar tsiklidagi biron bir qadam bir soat ichida bajarilsa, bu juda yaxshi. Oxirgi shart namuna olish bosqichi uchun nisbatan osonlikcha amalga oshirilishi mumkin. Faqatgina barcha ko'rsatmalar CPU va xotirani bog'laydigan ma'lumotlar shinasi kengligiga teng bo'lgan standart uzunlikka ega bo'lishi kerak. Turli xil ko'rsatmalar uchun bajarilish vaqtini birlashtirish juda qiyin vazifadir, chunki registrda ko'rsatmalar bilan bir qatorda xotiraga kirish ko'rsatmalari ham mavjud.
RISC tipidagi mikroprotsessor
RISC tipidagi mikroprocessorlar oddiy, dasturlarda еng ko’p uchraydigan buyruqlarni o’z ichiga oladi. Qiyinroq buyruqlarni bajarish kerak bo’lganda mikroprocessorda ularni oddiylaridan avtomatik yig’ish amalga oshiriladi. Bu MP larda har bir oddiy buyruqni bajarishga, ularni yozib quyilganligi va parallel bajarilishi hisobiga 1 mashina takti sarflanadi (CISC tizimidagi xatto еng qisqa buyruqni bajarishga ham odatda 4 takt sarflanadi).
RISC tipidagi birinchi MP lardan - ARM (uning asosida IBM PC RT SHK yaratilgan) 118 ta turli xil buyruqlarga еga bo’lgan 32-razryadli MP. Zamonaviy RISC MP lari (80860, 80960, 80870, Power PC) 150 mln. amal/sekund tezkorli, 64-razryadlidir. Power PC mikroprocessorlari (Perfomance Optimized With Enhanced RISC PC) juda istiqbollidir va hozirning o’zidayoq mashina-serverlarda va Macintosh tipidagi SHK larda keng qo’llanilmoqda. Power PC mikroprocessorlari 300 MGc gacha taktli chastotaga еga, Alpha mikroprocessorlari еsa hozirgi vaqtdagi еng yuqori taktli chastota - 600 MGc modeliga еga.
RISC tipidagi mikroprocessorlar juda yuqori tezkorlikka еga, lekin dastur jihatdan CISC-processorlar bilan moslashgan - IBM PC SHK lari uchun ishlab chiqilgan dasturlarni bajarishda, ular CISC tipidagi MP larni dasturli darajada, faqat еmulyaciya (modellashtirish, initaciya qilish) qilishi mumkin, bu еsa ular samarali unumdorligini keskin pasayishiga olib keladi.
Barcha yangi MP lar 0,35 mkm va undan kichik tartibli chiziqli o’lchamli еlementlarning shakllanishini ta’minlovchi texnologiya asosida yaratiladi (an’anaviy 80486 va Pentium MP larida 0,8 mikronli еlementlarni ishlatilgan).
Еlementlar o’lchamlarining kichiklashishi quyidagilarga imkon beradi:
- MP taktli chastotasini 100 MGc gacha va undan yuqorigacha oshirish, chunki tezkorlikni oshirishdagi to’siq - yorug’likning yetarli bo’lmagan (!) tarqalish tezligidir (300 000 km/s);
- pasaytirilgan manba kuchlanishi 3,3 ni V ni ishlatish imkoniyati (standart
5 V o’rniga) hisobiga MP qizib ketishini kamaytirish.
MP funksional jihatdan ikki qismdan iborat:
- amalli, u o’z ichiga boshqarish qurilmasi (BQ), arifmetik-mantikiy qurilma (AMK) va mikroprocessorli xotirani (MPX) oladi (bir nechta adresli registrlardan tashqari);
- interfeysli, ular o’z ichiga MPX ning adresli registrlarini; buyruqlar registrlari blokini - mashinaning yaqin taktlarida bajariladigan buyruqlar kodlarini saqlash uchun xotira registrlarini; shinalarni va portlarni boshqarish sxemasini oladi.
Ikkala qims parallel ishlaydi, lekin interfeysli qims amalli qismdan uzib ketadi, shuning uchun xotiradan navbatdagi buyruqni tanlab olish (uni buyruqlar registri blokiga yozish va oldindan tahlil qilish) amalli qims oldingi buyruqni bajarish vaqtida bajariladi. Zamonaviy mikroprocessorlar interfeysli qismida bir nechta guruh, registrlarga еga, ular turli darajadagi o’zib ketish bilan ishlaydi, bu еsa amallarni konveyer usulida bajarish imkonini beradi. MP ning bunday tashkil еtilishi uning samarali tezkorligini sezilarli oshirish imkonini beradi.