Конспект лекций Часть 2 Челябинск 2015

Процессоры с архитектурой CISC (Complex Instruction Set Computers – 
архитектура вычислений с полной системой команд) реализуют на уровне 
машинного языка комплексные наборы команд различной сложности. 
Большинство современных процессоров для персональных компьютеров 
построено по архитектуре CISC. В последнее время появились гибридные 
процессоры, которые имеют систему команд CISC, однако внутри 
преобразовывают их в цепочки RISC-команд, которые и исполняются ядром 
процессора. 
Сложная система команд и переменный формат команды процессоров с CISC-
архитектурой привели к быстрому росту сложности схем. Для того чтобы такие 
процессоры вообще могли работать с приемлемым энергопотреблением и 
размещаться на ограниченной площади, производители работают над 
миниатюризацией составных элементов – транзисторов.
Во 
внутренней 
структуре 
современных 
высокопроизводительных 
микропроцессоров реализуется конвейерный принцип выполнения команд. При 
этом процесс выполнения команды разбивается на ряд этапов: 
- декодирование очередной команды (ДК); 
- выборка операндов (ВО); 
- выполнение команды (ВК); 
- размещение результата в памяти (РР) (рис. 30).
Рис. 30. Конвейерный принцип выполнения команд 
Реализация каждого этапа занимает один такт машинного времени и 
производится устройствами и блоками процессора, образующими ступени 
исполнительного конвейера, на каждой из которых выполняется соответствующая 
микрооперация. При последовательной загрузке в конвейер выбираемых команд 
каждая его ступень реализует определенный этап выполнения очередной 
команды. Таким образом, в конвейере одновременно находятся несколько команд 
на разных этапах выполнения. В идеальном варианте при полной загрузке 
конвейера на его выход в каждом такте будет поступать результат выполнения 
очередной команды. В этом случае производительность процессора (операций/c) 
будет равна его тактовой частоте (тактов/c). 

---

32 
Однако такая эффективная работа конвейера обеспечивается только при его 
равномерной загрузке однотипными командами. Реально отдельные ступени 
конвейера могут оказаться незагруженными, находясь в состоянии ожидания или 
простоя.