O`zbekiston Respublikasi Alfraganus universiteti Raqamli texnologiyalar fakulteti

O`zbekiston Respublikasi Alfraganus universiteti

Raqamli texnologiyalar fakulteti

Dasturiy injiniring yo`nalishi

Kampyuterni tashkil qilishning

Arifmetik asoslari fanidan
Mustaqil ish

Bajardi: Qushboyev Alisher

Qabul qildi: Xalilov Sirojiddin
2023-yil
RISC ( inglizcha qisqartirilgan ko'rsatmalar to'plami kompyuter [1] - soddalashtirilgan / qisqartirilgan ko'rsatmalar to'plamiga ega kompyuter ) protsessorlarni loyihalashda me'moriy yondashuv bo'lib, unumdorligi ko'rsatmalarni kodlash orqali ularning dekodlanishi oson va oson bo'ladigan tarzda oshiriladi. bajarilish muddati qisqaroq. Dastlabki RISC protsessorlarining ko'rsatmalar to'plamlarida hatto ko'paytirish va bo'lish ko'rsatmalari ham yo'q edi. Bu, shuningdek, overclock qilishni osonlashtiradi va superskalar (bir nechta ijro birliklari bo'yicha ko'rsatmalarni parallellashtirish) samaraliroq qiladi .
“RISC” tizimi deb atash mumkin bo’lgan birinchi tizim bu “ CDC 6600 “ superkompyuteri bo’lib , bu atama paydo bo’lishidan o’n yil oldin, 1964 yilda yaratilgan. CDC 6600 “RISC” arxitekturasiga ega, faqat ikkita manzillash rejimiga ega (“Register+Register” va “Register+Inmediate”) va 74 ta ko’rsatma kodlari (8086da esa 400 ta ko’rsatma kodlari mavjud edi). CDC 6600 da 11 ta arifmetik va mantiqiy ishlov berish quvurlari, shuningdek, beshta yuklagich va ikkita saqlash moslamasi mavjud edi. Xotira ko’p blokli edi, shuning uchun barcha yuklarni saqlash qurilmalari bir vaqtning o’zida ishlashi mumkin edi. Asosiy soat/ko’rsatma tezligi xotiraga kirish vaqtidan 10 baravar tezroq edi. Jim Tornton va Seymur Krey, CDC 6600 ishlab chiquvchilari uning uchun kuchli protsessor yaratdilar, bu esa katta hajmdagi raqamli ma’lumotlarni tezda qayta ishlash imkonini berdi. Asosiy protsessor kiritish-chiqarish operatsiyalari va boshqa OT funktsiyalarini bajaradigan o’nta oddiy periferik protsessor tomonidan qo’llab-quvvatlangan. [8] Keyinchalik “RISC” atamasi “Haqiqatan ham Seymur Krey tomonidan ixtiro qilingan “ degan ma’noni anglatadi, deb hazillashdi .

Yana bir erta “RISC” arxitektura mashinasi 1968 yilda ishlab chiqilgan “ Data General Nova “ mini-kompyuteridir .

Chipda “RISC” protsessorini yaratishga birinchi urinish “ IBM “ tomonidan 1975 yilda qilingan. Ushbu ish turli xil IBM qurilmalarida keng qo’llaniladigan “ IBM 801 “ protsessorlari oilasini yaratishga olib keldi . 801 oxir-oqibat 1981 yilda “ ROMP “ nomi ostida chip shaklida chiqarildi. “ROMP” qisqartmasi “Research OPD (Office Product Division) Micro Processor”, ya’ni “tadqiqot mikroprotsessori”, ofisni ishlab chiqish bo’limida ishlab chiqilgan. Nomidan ko’rinib turibdiki, protsessor “mini” vazifalar uchun mo’ljallangan va IBM 1986 yilda IBM RT-PC ni uning asosida chiqarganida ,’, u unchalik yaxshi ishlamadi. Biroq, 801-ning chiqarilishidan keyin bir nechta tadqiqot loyihalari amalga oshirildi, ulardan biri “ POWER “ tizimiga olib keldi.

Biroq, eng mashhur RISC tizimlari DARPA VLSI dasturi tomonidan moliyalashtirilgan universitet tadqiqot dasturlari doirasida ishlab chiqilgan.

RISC loyihasi RISC-I protsessorini 1982 yilda ishlab chiqargan. Unda 44 420 tranzistor bor edi (taqqoslash uchun: o’sha paytdagi CISC protsessorlarida ularning 100 000 ga yaqini bor edi ). “RISC-I” bor-yo’g’i 32 ta ko’rsatmalarga ega edi, lekin o’sha paytdagi har qanday bitta chipli protsessordan tezroq edi. Bir yil o’tgach, 1983 yilda “RISC-II” chiqarildi, u 40 760 tranzistordan iborat bo’lib, 39 ta ko’rsatma ishlatgan va “RISC-I” dan uch barobar tezroq ishlagan. Berkeley RISC loyihasi RISC protsessorlarining SPARC va DEC Alpha oilasiga ta’sir ko’rsatdi .
CISC ( ingliz. Complex instruction set computing yoki murakkab ko'rsatmalar to'plami kompyuter ) protsessor arxitekturasining bir turi bo'lib , u quyidagi xususiyatlar to'plami bilan tavsiflanadi:

aniqlanmagan buyruq uzunligi qiymati;

arifmetik amallar bitta buyruqda kodlangan;
kam sonli registrlar , ularning har biri qat'iy belgilangan funktsiyani bajaradi.
CISC ko'rsatmalar to'plamini qurish texnikasi protsessor arxitekturasining boshqa keng tarqalgan turi - RISCda qo'llaniladigan texnikaga qarama-qarshidir , bu erda soddalashtirilgan ko'rsatmalar to'plami qo'llaniladi.

CISC arxitekturasining tipik vakillari x86 ko'rsatmalarga asoslangan protsessorlar , Motorola MC680x0 protsessorlari, zSeries mainframe protsessorlaridir .

Shu bilan birga, kech x86 protsessorlari ( Intel Pentium 4 , Pentium D , Core , AMD Athlon , Phenom ), ular CISC-ga mos kelsa-da, RISC yadroli protsessorlardir va rasmiy ravishda gibrid hisoblanadi [1] . Bunday gibrid CISC protsessorlarida CISC ko'rsatmalari ichki RISC ko'rsatmalari to'plamiga aylantiriladi, bitta x86 ko'rsatmasi bir nechta RISC ko'rsatmalarini yaratishi mumkin ( P6 tipidagi protsessorlarda , ko'p hollarda to'rtta RISC ko'rsatmalari), ko'rsatmalar bajariladi. konveyerda bir vaqtning o'zida superskalyar bir nechta bo'laklar.

CISC arxitekturasining RISC bilan solishtirganda asosiy kamchiligi parallel hisoblashlarga nisbatan murakkabroq yondashuv hisoblanadi [2] [3] .

CISC-arxitekturasining asosiy g'oyasi uning nomini aks ettiradi - "to'liq ko'rsatmalar to'plami". Ushbu arxitekturada ular har bir mumkin bo'lgan (odatiy) ma'lumotlarni qayta ishlash harakati uchun alohida mashina ko'rsatmalariga ega bo'lishga moyil.
Tarixiy jihatdan CISC arxitekturasi birinchilardan biri edi. Protsessorlarni takomillashtirish imkon qadar turli xil buyruqlarni bajarishga qodir VM larni yaratish yo'lidan bordi. Bu assembler tilida (ya'ni deyarli mashina ko'rsatmalari darajasida) dasturlar yozuvchi dasturchilarning ishini soddalashtirdi. Murakkab buyruqlardan foydalanish dastur hajmini va ishlab chiqish vaqtini qisqartirish imkonini berdi.

Natijada, CISC protsessorlarini tashkil etishning quyidagi xususiyatlari rivojlandi:

har biri markaziy protsessorning bir necha sikllarida bajariladigan ko'p sonli turli xil mashina ko'rsatmalari (yuzlab);
dasturlashtiriladigan mantiqqa ega boshqaruv qurilmasi;
umumiy maqsadli registrlarning kichik soni;
turli uzunlikdagi turli xil buyruq formatlari;
ikki manzilli manzillashning ustunligi;
operandlarni manzillashning ilg'or mexanizmi, shu jumladan bilvosita manzillashning turli usullari.
Biroq, CISC yondashuvi ba'zi buyruqlarni sof apparatda bajarish imkonsiz bo'lishiga olib keldi (bunday uskunaning oqilona murakkabligi hisobga olingan holda). Natijada, protsessorlarda eng murakkab ko'rsatmalarni oddiy ko'rsatmalar ketma-ketligi bilan almashtiradigan bloklar paydo bo'ldi. Bundan tashqari, amaliyot shuni ko'rsatdiki, dasturlarni yozishda ko'plab murakkab buyruqlar shunchaki talab qilinmagan bo'lib chiqdi. Nihoyat, buyruqlarning yuqori murakkabligi va ularning ko'pligi tufayli VM boshqaruv moslamasini faqat dasturlashtiriladigan mantiq asosida, ya'ni "sekin" boshqaruv xotirasi yordamida qurish kerak edi. Oxirgi holat protsessorning soat chastotasini oshirish imkoniyatini sezilarli darajada cheklab qo'ydi. Bu omillarning barchasi RISC arxitekturasiga burilishga olib keldi. Shu bilan birga, CISC arxitekturasining bir qator inkor etilmaydigan afzalliklari o'z dolzarbligini saqlab qoladi (birinchi navbatda, dasturiy ta'minotni ishlab chiquvchilar nazarida). Shuning uchun etakchi VM ishlab chiqaruvchilari (Intel, AMD, IBM va boshqalar) hali ham o'zlarining so'nggi ishlanmalarida CISC yondashuvidan voz kechishmaydi.
VLIW ( inglizcha juda uzun ko’rsatma so’zi - “juda uzun mashina ko’rsatmasi”) bir nechta hisoblash qurilmalariga ega protsessor arxitekturasidir . Bir protsessor buyrug’i parallel ravishda bajarilishi kerak bo’lgan bir nechta operatsiyalarni o’z ichiga olishi bilan tavsiflanadi [1] [2] . Aslida, bu “dasturchiga ko’rinadigan” mikrodastur boshqaruvi, agar mashina kodi uskunani to’g’ridan-to’g’ri boshqarish uchun ozgina katlanmış mikrokod bo’lsa.
Superskalar protsessorlarda ham bir nechta hisoblash modullari mavjud, ammo ular o'rtasida ishni taqsimlash vazifasi apparatda hal qilinadi. Bu protsessor dizaynini juda murakkablashtiradi va xatolar bilan to'la bo'lishi mumkin. VLIW protsessorlarida tarqatish muammosi kompilyatsiya vaqtida hal qilinadi va ko'rsatmalar qaysi hisoblash qurilmasi qaysi buyruqni bajarishi kerakligini aniq ko'rsatib beradi.

VLIWni RISC mafkurasining mantiqiy davomi deb hisoblash mumkin , uni bir nechta hisoblash modullari bilan arxitekturalarga kengaytiradi.[ manba aniqlanmagan 413 kun ] Xuddi RISC singari, ko'rsatmalarda har bir protsessor moduli aynan nima qilishi kerakligi aniq ko'rsatilgan. Shu sababli, ko'rsatma uzunligi 128 yoki hatto 256 bitgacha bo'lishi mumkin.

Nazariy jihatdan, VLIW yondashuvi protsessorning mikroarxitekturasini sezilarli darajada soddalashtirishi, hisoblash qurilmalarini kompilyatorga tarqatish vazifasini o'zgartirishi kerak deb taxmin qilinadi . Katta va murakkab tugunlar mavjud emasligi sababli, bu mikroarxitekturaning murakkabligini kamaytirishi va energiya samaradorligini oshirishi kutilmoqda. Biroq, amalda bu har doim ham erishilmaydi. Uzoq ko'rsatmalarning natijasi ko'plab me'moriy registrlarga ega bo'lish zaruratidir. hisob-kitoblarning ko'p sonli oraliq natijalarini saqlash talab etiladi va natijada yadrolar bundan uzoqlashishni xohlashlariga qaramay, murakkab bo'lib chiqadi.
Shu bilan birga, VLIW uchun kod past zichlikka ega. Bo'sh turgan qurilmalar uchun bo'sh ko'rsatmalarning ko'pligi tufayli VLIW protsessorlari uchun dasturlar an'anaviy arxitekturalar uchun shunga o'xshash dasturlarga qaraganda ancha uzoqroq bo'lishi mumkin.
VLIW arxitekturasi dasturchi uchun juda ekzotik va g'ayrioddiy ko'rinadi. Murakkab ichki kod bog'liqliklari tufayli VLIW arxitekturalari uchun mashina kodi darajasida qo'lda dasturlash juda qiyin. Siz kompilyatorni optimallashtirishga ishonishingiz kerak.