Tema: cisc hám risc kórsetpeler sistemalarınıń arxitekturaları qurılıs principlerı hám islew principi. Joba

RISC arxitekturasın jaratıw.
Bir neshe márte aytıp ótilgeni sıyaqlı, 1980-jıllarda shıǵarılǵan barlıq x86 protsessorlar, Motorola sheshimleri hám kristallarning kópshiligi CISC (Complex Instruction Set Computing) arxitekturasına iye edi. Barlıq ayrıqshalıqlardıń kombinatsiyası chipler islep shıǵarıw ushın tekǵana quramalı hám qımbatlı bolıwına, bálki olardıń islew dárejesine de túsiwine alıp keldi. Biraq, tranzistorlar sanın kóbeytiw ushın zárúr bolǵan tezlikti jáne de asırıw ushın, texnologiyalıq normalar ózlestirilip, jáne de quramalı sheshimler jaratılıwma múmkinshilik bermeydi. Intel bul i486 shańaraǵınıń shıǵarılıwı menen dus keldi. Islewdi jaqsılaw ushın olar protsessor arxitekturasına ózgerisler kiritip, kesh yadı, ko'paytirgichlar hám trubalardı qosıwdı. Qısqa etip aytqanda, 486-shı " taslar" RISC arxitekturasınıń birpara " chipleri" ni aldı. Soǵan qaramay, amerika kompaniyasınıń RISC platformasini jaratıw menen hesh qanday baylanısı joq. Arxitektura jaratılıwına 1980 jıldan 1984 jılǵa shekem Tuyıqeley RISC joybarın basqarǵan amerikalıq injener Devid Pattersonge qarızdar.
Devid Patterson - RISCning ákesi
Keyinirek bunday keń kólemli Tuyıqeley RISC joybarında baslanǵan dáslepki ideya Motorola 68000 dıń jumısın úyreniw edi. Baqlawlar dawamında programmalarda ápiwayıǵana protsessorge ornatılǵan jollamalardıń kópshilik bólegi paydalanilmay qaldı. Mısal ushın, Unix sisteması kompilyatsiya etilgen buyrıqlar tek 30% ni isletgen. Sol sebepli, Tuyıqeley RISC joybarı sheńberinde, tek eń kerekli kórsetpelerdi óz ishine alatuǵın bunday protsessorni jaratıw joybarlawtirildi.
CISC arxitekturası.
CISC - protsessor arxitekturası.
CISC (anglichan tilinde Complex instruction set computing kompleks oqıtıw kompleksi - bul kórsetpelerdiń tolıq kompleksine iye kompyuter) - bunday ayrıqshalıqlarǵa iye protsessor arxitekturasınıń dizayni túri:
1. Arifmetik operatsiyalar bir buyrıq menen atqarıladı ;
2. Jámááttiń uzınlıǵı hár qanday bolıwı múmkin;
3. Hár bir registr óz funktsiyasın qatań atqaradı hám olardıń sanı sheklengen;
CISC formasındaǵı arxitekturanıń ádetiy wákilleri: z / Arxitector, VAX, PDP-11, Motorola 68 k hám x86 arxitekturasına iye protsessorlar (Intel Pentium, Core, AMD Athlon hám basqalar ). X86 arxitekturasına iye protsessorlarda, x86 jollamanı ishki RISC protsessor kórsetpelerine aylantırǵan halda, óz-ara " awdarmashı" úskenesi ornatılǵan. Bir x86 buyrıǵı bir neshe RISC buyrıqların islep shıǵıwı múmkin. Buyrıqlardı orınlaw bir waqtıniń ózinde bir neshe bóleklerdi hám bir neshe sabaqlardı superskalalar konveyerida ámelge asıriladı.
Bunday eliklewler CISC buyrıqların qayta islew tezligin asırıw ushın talap etildi, sebebi derlik hár qanday CISC protsessorlari RISC protsessoridan sekundalarda hám birdey islew ushın sarplanǵan energiya tárepinen talay tómen.
Bunnan juwmaq kelip shıǵadıki, x86 -dıń MDHge tiykarlanǵan arxitekturası az-azdan óz kúshin joytıp atır hám zamanagóy sistemalardıń esaplaw múmkinshiliklerin rawajlanıwın ásteletip atır. Bunnan tısqarı, CISC protsessorlarini proektlestiriw qıyın hám islep shıǵarıw qımbatqa túsedi + tolıq parallelizatsiya etiletuǵın esaplawlarda máseleler ámeldegi (programmalıq támiynattı mudami optimallastırıw kerek).
" Comple Instruction Set Computing" stendlari. Bul mikroprosessor dizaynining bir túri. CISC arxitekturası júdá ápiwayı hám júdá quramalı hám qánigeleskenge shekem bolǵan júdá kóp kompyuter kórsetpelerin óz ishine aladı. Dizayn quramalı kórsetpelerdi eń nátiyjeli tárzde esaplaw ushın mólsherlengen bolsa -de, keyinirek kóplegen kisi, qısqa kórsetpeler quramalı kórsetpelerdi jáne de nátiyjeli esaplawı múmkinligi anıqlandi. Bul házirde basqa zárúrli mikroprotsessor arxitekturası bolǵan qısqartirilǵan kórsetpeler kompleksin esaplaw (RISC) dep atalǵan dizaynǵa alıp keldi. Intel Pentium protsessorlari tiykarınan CISC-ǵa tiykarlanǵan bolıp, olarǵa birpara RISC apparatları ornatılǵan, PowerPC protsessorlari bolsa tolıq RISC-ge tiykarlanǵan.
IBM dıń RISC System / 6000 jumıs stanciyasında hám Macintosh kompyuterlerinde isletiletuǵın PowerPC mikroprotsessori RISC mikroprotsessori bolıp tabıladı. Intel Pentium mikroprotsessorlari CISC mikroprotsessorlari bolıp tabıladı. RISC CISC dizaynidan uzınlaw hám quramalılaw kórsetpelerdiń hár birin aladı jáne onı qısqa hám tez qayta islew ushın bir neshe kórsetpelerge qısqartiradi.
Abstrakciya jámiyetimizde júdá zárúrli túsinik bolıp tabıladı.
Hár qanday oqıw salasın esapqa alsaq, ol jaǵdayda baslanǵısh maǵlıwmat yamasa tiykarǵı bilimler yamasa operatsiyalar kompleksi bar. Siz bunı tiykarǵı bilimlerdiń ápiwayılıǵı dárejesi retinde kóriwińiz múmkin. Mısalı, tiykarǵı arifmetikani kórip shıǵıń, eki múmkin bolǵan operatsiyalar kompleksi ámeldegi:
1. Qosıw, ayırıw, kóbeytiw hám bolıw sıyaqlı operatsiyalar
2. Bitwise yamasa, yamasa, qor sıyaqlı operatsiyalar
Eki jantasıw menen biz birdey zatqa erise alamız, biraq procedura júdá basqasha boladı. Kompyuterler ekinshi jıynaqtı isletedi, biraq biz birinshi jıynaqtan paydalanıwdı ábzal kóremiz. Anıq parq - birinshi jıynaqtaǵı maǵlıwmatlar, biz qısılǵan maǵlıwmatlar menen shuǵıllanamız, ekinshi jıynaqta bolsa keńeytirilgen maǵlıwmatlar menen isleymiz.
Sol kózqarastan, kompyuterler tek " qosıw" sıyaqlı tiykarǵı operatsiyalardı qollap-quwatlaw yamasa kóbeytiw hám bolıw sıyaqlı joqarı dárejedegi operatsiyalar ushın ornatılǵan qollap-quwatlaw sıyaqlı qararlardı qabıllawları kerek. Bul eki jollamanıń rawajlanıwına alıp keldi, anıqrog'i:
Qısqartirilǵan jollamalar kompleksi kompyuteri (RISC)
Komple kórsetpeler ushın kompyuter (CISC)
Bul maqalada biz Komple Instruction Set Computer (CISC) ni kórip shıǵamız.
Kompyuter islewi
Hár qanday esaplaw úskenesiniń islewi tómendegi teńleme menen belgilenedi:
Sonday etip, islew tómendegilerge teris proportsional bolıp tabıladı:
1. Cikl basına alınǵan waqıt.
2. Hár bir sabaq ushın cikl.
3. Programmadaǵı kórsetpeler sanı.
Bir protsessor ciklına ketetuǵın waqıt birpara waqtın keńeytiwge múmkinshilik beretuǵın apparat materialına baylanıslı hám biz buǵan kóp itibar qaratmaymiz.
CISC arxitekturası hár bir programma ushın kórsetpeler sanın kemeytiwge qaratılǵan.CISC jantasıwı.
CISC arxitekturasınıń tiykarǵı maqseti wazıypanı ılajı bolǵanınsha az sanlı qatarlarda orınlaw bolıp tabıladı. Buǵan bir qatar operatsiyalardı túsiniwge hám orınlawǵa ılayıq bolǵan protsessor úskenelerin jaratıw arqalı eriwiladi.
Bul anıq wazıypanı orınlaw ushın CISC protsessorina arnawlı jollamalar (mısalı, " MULT" dep aytılǵan ) tayarlanǵan boladı. Ámelge asırılǵanda bul jollama eki bahanı bólek registrlarǵa júkleydi, atqarıw bólegindegi operandalarni ko'paytiradi hám keyin ónimdi tiyisli registrda saqlaydı. Sonday etip, eki nomerdi kóbeytiwdiń pútkil wazıypası bir kórsetpe menen orınlawǵa bolatuǵın :
MULT 2:3, 5:2
MULT - bul " quramalı kórsetpe" dep atalatuǵın zat. Ol tuwrıdan-tuwrı kompyuterdiń yad banklerinde isleydi hám programmistten júklew yamasa saqlaw funktsiyaların anıq shaqırıwdı talap etpeydi. Bul joqarı dárejedegi tilde buyrıqqa uqsas. Mısalı, eger biz " a" dıń ma`nisin 2: 3 hám " b" dıń ma`nisin 5: 2 ma`nisin bildirsak, ol jaǵdayda bul buyrıq " a = a * b" C bayanı menen birdey boladı.
Bul sistemanıń tiykarǵı abzallıqlarınan biri sonda, kompilyator joqarı dárejedegi til bayanın montaj qılıw ushın júdá az jumıs etiwi kerek. Koddıń uzınlıǵı salıstırǵanda qısqa bolǵanı ushın kórsetpelerdi saqlaw ushın júdá az RAM talap etiledi. Tiykarǵı kórsetpeler tuwrıdan-tuwrı apparat quramındaǵı quramalı kórsetpelerdi jaratılıwma qaratıladı.
CISC arxitekturasınıń tiykarǵı tárepleri.
1. Úskenelerge pát beriw.
2. kóp saatlıq, quramalı kórsetpeler.
3. Yad yadı : " LOAD" hám " STORE" kórsetpelerge kiritilgen.
4. Sekundına joqarı cikl.
5. kishi kod ólshemleri.
6. Quramalı kórsetpelerdi saqlaw ushın isletiletuǵın tranzistorlar.