Реферат микропроцессоры архитектуры arm

CISC - архитектура

Традиционная архитектура вычислительных ядер развивалась по принципу объединения часто используемых последовательностей элементарных машинных команд в одну сложную микрооперацию. В результате сформировался набор команд, состоящий как из простых машинных команд, так и из набора более сложных микроопераций, объединяющей в одной машинной команде операции чтения / записи данных и арифметические действия над данными. Из-за большого количества способов адресации данных количество сложных микроопераций в несколько раз превысило количество элементарных машинных команд. Подобная архитектура, как было отмечено ранее, носит название CISC-архитектура.
По мнению разработчиков CISC-архитектуры, аппаратная поддержка выполнения сложных машинных команд должна была увеличить производительность программ, использующих сложные микрооперации, по сравнению с программами, написанными с использованием элементарных машинных команд.
Однако на практике все обстояло несколько иначе. Проведенные в 1970-х годах исследования показали, что наиболее часто при написании программ программисты использовали ограниченный набор микроопераций, количество которых составляло всего 20% от полного набора машинных команд CISC-архитектуры, остальные же микрооперации практически игнорировались.
Причиной такого дисбаланса явились:
· Ограниченная поддержка полного набора команд CISC-архитектуры существующими на тот момент компиляторами.
· Отсутствие унифицированного формата команд, что усложняло использование полного набора машинных команд программистами.
Кроме того, составные микрооперации, призванные увеличить быстродействие вычислений, начали проигрывать в быстродействии последовательностям элементарных машинных команд. Это явилось результатом того, что в процессе эволюции вычислительных ядер основная работа велась над оптимизацией выполнения наиболее часто используемых элементарных машинных команд. Кроме того, из-за ограниченного набора специализированных регистров в CISC-архитектуре, большинство вычислений велось по схеме: чтение операндов из оперативной памяти в регистры, выполнение арифметического действия над операндами, запись полученного результата из регистра в оперативную память. Так как скорость чтения данных из оперативной памяти в регистр и записи данных из регистра в оперативную память на порядок ниже скорости пересылки данных между регистрами, по этой причине интенсивная работа с оперативной памятью, свойственная CISC-архитектуре снижала производительность программ.
Еще одним недостатком CISC-архитектуры была различная длинна машинных команд и разное время их выполнения, это затрудняло расчет времени, необходимого на выполнения программы, но кроме того не позволяло реализовать конвейерную обработку машинных команд [3].