Kirish. Mashina kodi yoki kompyuter tili

Ish unumdorligi-bu kompyuterning ishlash tezligi ko’rsatkichidir.
MIPS(Million Instruction Per Second)
FLOPS(Floating Point Operation Per Second)

Asosiy qism
CISC arxitekturasi

CISC bu Kompleks Instruction Set Computer- ning qisqartmasi . CISC protsessorlari 1970-yillarda RISC (Reduced Instruction Set Computers) protsessorlari evolyutsiyasidan oldin paydo bo'lgan. Ushbu davrda kompyuter xotirasi "kichik" va "juda qimmat" ishlatiladi.

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.
Ushbu bo'limda biz arxitektura, ko'rsatmalar to'plami, CISC protsessorlarida quvur liniyasi va uning afzalliklari va kamchiliklari haqida bilib olamiz. Shunday qilib, mavzudan boshlaylik.

CISC protsessorlari arxitekturasi

Biz bir CISC CPU asosiy maqsadi yuqorida o'rgangan deb hisoblanadi kamaytirish orqali dastur hajmini kamaytirish ko'rsatmalar sonini bir dasturda. Bu "ba'zi bir quyi darajadagi ko'rsatmalarni yagona kompleks qo'llanmaga kiritish" orqali amalga oshiriladi. Keyinchalik dekodlanganida ushbu ko'rsatma bajarilishi uchun bir nechta mikroinstruksiyalarni keltirib chiqaradi.
Endi agar dastur / dastur soddalashtirilsa, unda apparat ishlashga kirishadi va murakkab vazifalarni bajarishga qodir bo'lishi kerak. Shuning uchun CISC protsessorida murakkab apparat mavjud. CISC arxitekturasining blok-sxemasi quyida keltirilgan:

Bu erda sizda mikro dasturni boshqarish blokining "boshqaruv xotirasi" da saqlanadigan va boshqarish signallarini yaratadigan mikro dasturning bir qator mikroinstruktsiyalaridan foydalanadigan maxsus mikro dasturni boshqarish bloki mavjud .
Nazorat birliklari kirish nazorat signallari tomonidan ishlab chiqarilgan microprogram nazorat birligi va protsessorlar apparat faoliyat ko'rsatmoqda.
Yo'l-yo'riq va ma'lumotlar yo'li xotiradan ko'rsatmalar opkodlari va operandlarini oladi.
Kesh va asosiy xotira bu dastur ko'rsatmalari va operandalari saqlanadigan joy.
CISC protsessorlariga misollar:
IBM 370/168, VAX 11/780, Intel 80486.

CISC protsessorlari uchun ko'rsatmalar to'plamlari

CISC yo'riqlari tabiatan murakkab va xotirada bir nechta so'zlarni egallaydi . RISC xotira operandalariga kirish uchun Load / Store-dan foydalangani singari, CISC xotira operandalariga kirish uchun Move buyrug'iga ega.
Ammo, "Yuklash" va "Do'kondan" farqli o'laroq, "MDH" dagi "Move" operatsiyasi kengroq qamrovga ega. CISC yo'riqnomalarida "to'g'ridan-to'g'ri xotira operandalariga kirish" mumkin.
Ko'chirish bo'yicha yo'riqnomaning umumiy shakli
Manzilni , manbani ko'chiring
U darhol operandni , xotira joyiga yoki registrga o'tkazishi mumkin .
A, 100 harakatlaning
R, 100 ni siljiting
U operandni ikkita xotira joyi o'rtasida uzatishi mumkin .
A, B joylarini siljiting
U operandni ikkita registr o'rtasida o'tkazishi mumkin .
R1, R2-ga o'ting
Beshta asosiy manzil rejimini o'z ichiga olgan:
Shoshilinch rejim, to'g'ridan-to'g'ri / mutlaq rejim, ro'yxatdan o'tish rejimi, bilvosita rejim va indeks rejimi.
CISC yo'riqnomasida bir nechta qo'shimcha manzil rejimlari mavjud. Bular "avtomatik o'sish rejimi", "avtomatik kamaytirish rejimi" va "nisbiy rejim".
Autoincrement rejimi :
Bu erda operandning samarali manzili bu registrning mazmunidir. Registr tarkibiga kirgandan so'ng, avtomatik ravishda keyingi operandaning xotira joyini ko'rsatish uchun oshiriladi.
Avtomatik kamaytirish rejimi:
Bu erda, shuningdek, operandning samarali manzili bu registrning mazmunidir. Ammo, dastlab bu erda registrning mazmuni qisqartiriladi va keyin registrning tarkibi operand uchun samarali manzil sifatida ishlatiladi.
Nisbiy rejim:
Bu "Index registry mode" ga o'xshaydi, bu erda umumiy manzilli registr tarkibiga doimiy qo'shish orqali samarali manzil olinadi. Umumiy maqsadlar uchun registr o'rniga nisbiy rejimda dastur hisoblagichi ishlatiladi. Ushbu turdagi adreslash rejimi xotiraning katta hajmini aks ettirish uchun ishlatiladi.
Endi yuqorida biz CISC protsessori ko'rsatmalar sonini minimallashtirishini aytib o'tdik, bu kod uzunligini nisbatan qisqaroq qiladi.
CISC uslubi bo'yicha ko'rsatmalar kod uzunligini qanday qilib minimallashtirishni ko'rib chiqaylik?
Aytaylik, bizda operatsiya bor
A = B + C
Buning uchun RISC yo'riqnomasi quyidagicha bo'lishi kerak:
R2, B yuklang
R3, C yuklang
R4, R2, R3 qo'shing
R4, A do'koni
Keling, bir xil operatsiya uchun CISC ko'rsatmalarini ko'rib chiqaylik .
A, B joylarini siljiting
A, C qo'shing
RISC uslubidagi to'rtta qo'llanmaning maqsadi CISC uslubidagi atigi ikkita ko'rsatma bilan amalga oshiriladi.
Shunday qilib, biz aytishimiz mumkinki, CISC arxitekturasi dasturdagi ko'rsatmalar sonini samarali ravishda bitta qo'llanma sifatida bajaradi, dasturda bir nechta past darajadagi ko'rsatmalarni bajaradi.
CISC protsessorlarida quvur liniyasi

RISC uslubi bo'yicha ko'rsatmalar quvur liniyasini amalga oshirish uchun qulaylik yaratadi, chunki ularning barchasi bitta so'zdan iborat . Barcha ko'rsatmalarning operandlari so'z ichida bir xil holatda joylashgan. Yuklash va saqlash ko'rsatmalaridan tashqari barcha boshqa qo'llanmalar registr operandalarida ishlaydi .

Shunday qilib, RISC uslubidagi ko'rsatmalar uchun quvur liniyasini amalga oshirish osonlashadi. Ammo, bu CISC uslubidagi ko'rsatmalarga tegishli emas. CISC yo'riqnomalari "o'zgaruvchan uzunlik" ga ega, ular "bir nechta operandlar", "kompleks manzillar rejimlari" va "murakkab ko'rsatmalar" ga ega.
Endi CISC yo'riqnomasi nafaqat xotira so'zidan iborat . Shunday qilib, operand olish uchun bir necha tsikl kerak bo'ladi . Bundan tashqari, biz ko'rsatmalar o'zgaruvchan o'lcham va formatga ega ekanligini bilamiz, chunki bu yo'riq va dekodni dekodlashni murakkablashtiradi. Shu sababli, CISC uslubidagi ko'rsatmalarga muvofiq ravishda ulanish murakkab vazifa.
Buni misol yordamida tushunamiz.
(R2), (R3)
Ko'chirish (R4), R5
Birinchi Move buyrug'ida har ikkala operandaning samarali qo'shimchalari - bu xotira joyi . Shunday qilib, ikkita xotira kirishini talab qiladi.
Ikkinchi ko'chirish topshirig'iga esa, samarali manzili birinchi operand "bir bo'lib xotiraning va samarali manzili " ikkinchi operand "bir emas Ro'yxatdan o'tish . Ikkinchi yo'riqnomada faqat bitta xotiradan foydalanish kerak. Bu erda ikkinchi Move buyrug'ini to'xtatish kerak, shunda birinchi Move buyrug'i har ikkala operandaning ham xotiradan kirishiga imkon beradi.
Shunday qilib, CISC uslubidagi ko'rsatmalarga o'tish oson emas.
CISC protsessorlarining afzalliklari va kamchiliklari

Afzalliklari:

Kodi hajmi nisbatan bo'lgan qisqa xotira talabini kamaytirish tushiradi qaysi.
A ijrosi yagona topshirig'iga olib bir necha past darajadagi vazifalarni .
Murakkab adreslash rejimi xotiraga kirishni moslashuvchan qiladi .
CISC yo'riqnomasi xotira joylariga to'g'ridan-to'g'ri kirish huquqiga ega .

Kamchiliklari:

Kod o'lchamlari minimallashtirilgan bo'lsa ham , bitta ko'rsatmani bajarish uchun bir necha soatlik tsikllarni talab qiladi . Shunday qilib , kompyuterning umumiy ish faoliyatini pasaytiradi .
CISC yo'riqnomasi uchun quvur liniyasini amalga oshirish biroz murakkab .
Apparat tuzilmasi ko'proq bo'lishi kerak murakkab soddalashtiring dasturi amalga oshirilishi.
Xotira kichikroq va arzonroq bo'lganida xotira talabini kamaytirish uchun mo'ljallangan. Ammo bugungi kunda stsenariy o'zgardi, hozirgi vaqtda xotira arzon va asosan barcha kompyuterlarda katta hajmdagi xotira mavjud.

Kalitni olib ketish

CISC protsessori RISC protsessori evolyutsiyasidan oldin joriy qilingan . Bu CISC noto'g'ri yondashuv bo'lganligi emas, balki MDH va RISC boshqa spektrda ishlab chiqilgan.
CISC protsessorida bir nechta xotira so'zlarini egallaydigan ko'rsatmalar mavjud .
Bitta yo'riqnomada bir nechta past darajali ko'rsatmalar mavjud.
Har bir ko'rsatma bir necha soatlik tsiklni talab qiladi .
CISC yo'riqnomalarida murakkab manzil rejimlari, murakkab ko'rsatmalar mavjud; shu sababli o'qitishning dekodlanishi ham murakkabdir.
CISC yo'riqnomalari to'g'ridan-to'g'ri xotira operandida ishlashi mumkin.
Dastur hajmi sifatida kichik kamroq , lekin murakkab ko'rsatmalar ishlatiladi.

VLIW (Very Long Instruction Word)-o’ta katta uzunlikdagi buyruqlar

Ushbu muommoni hal etishga yana bir yondashish VLIW/EPIC-
\A’()A nrxituklunisicki (juda uzun komandalar) amalga oshirilgan,
bunda munmmoni bir qismi apparaluradan kompiiyatorgayuklatilgan
va barclui i.shiab chiqiiruvchilar unumdorlikka erishish uchun
arxitektura muhimiigini tiui oladilar.
Mikrosxema funksional bloklarining orasidagi masofa uzun b o iganda
signallami tarqalish iezligiga bogiiq boigan muammolar yuzaga
keladi. Chunki bir taktda signallar zarur boigan bloklarga yetib
borishga ulgurmaydi. Ushbu muammoni yechish uchun ALPHA
mikroprotsessorlarga ≪klasterlar≫ kiritilgan. Bunda bloklar qisman
takrorlangan, lekin klasteriar orasidagi masofa kam boigan. Ko‘p
yadroli mikroprotsessorlami qurish g‘oyasi klasterlar g‘oyasini rivojlantirish hisoblanadi deb aytish mumkin, lekin bu holatda
protsessor yadrosi butunligicha takrorlanadi.
Intel-Hyper Threading texnologiyasini ko‘p yadroli yondashishning
boshqa o ‘tmishdoshi deb hisoblash mumkin, bunda umumiy
yadrodan foydalanuvchi yo‘riqnomalarning ikkita oqimidan foydalanish
va apparaturalarning katta bo‘lmagan takrorlanishi mavjud.
Ko‘p yadroli protsessor ikkita yoki ko‘p ≪ijroli yadroiarga≫ ega.
Protsessoming yadrosi deb uning ma’liunotlarga ishlov berish uchun
mo‘ljallangan ijro moslamalari tizimini (arifmetik-mantiqiy moslamalar
to‘plami) aytish mumkin, Operatsion tizim ijro yadrolaridan
har birini barcha zaruriy hisoblash resurslari biian diskret protsessor
sifatida qabul qiladi. Shuning uchun protsessoming ko‘p yadroh
arxitekturasi tegishli dasturiy ta’minoti asosida bir necha dasturiy
oqimlami parallel holda to‘liq bajarishni amalga oshiradi.