русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

Особенности RISC-архитектуры компьютеров

Особенности архитектуры RISC-процессоров. Назначение окон при обработке информации. Особенности структуры команд в этих системах.

Развитие архитектуры ЭВМ, направленное на повышение их производительности, во многих случаях идет по пути усложнения процессоров путем расширения системы команд и их усложнения.

Однако расширение и усложнение набора команд, увеличение числа способов адресации, введение сложных команд, сопровождаются увеличением длины кода команд, что в первую очередь, относится к коду операции. Это приводит к увеличению числа форматов команд. В свою очередь это вызывает усложнение и замедление процесса дешифрации кода операции и других процедур обработки команд. Возрастающая сложность процедур обработки команд заставляет прибегать к микропрограммным  управляющим устройствам с управляющей памятью вместо более быстродействующих УУ с "жесткой" логикой.
Усложнение процессора делает более трудным или даже не выполнимым реализацию его на одном кристалле интегральной микросхемы, что благодаря сокращению длин межсоединений могло бы облегчить достижение высоко производительности.
В связи с этим в последнее время сформировалось альтернативное по отношению к усложнению архитектуры процессоров направление, использующее при создании сравнительно дешевых высокопроизводительных ЭВМ архитектуру с сокращенным набором команд – RISC-архитектуры (Reduced Instruction Set Computers – ЭВМ с сокращенным набором команд).
RISC-архитектура предполагает реализацию в компьютерах сокращенного набора простейших, но часто употребляемых команд. Это позволяет упростить аппаратурные средства процессора и благодаря этому получить возможность повысить его быстродействие.
При использовании RISC-архитектуры выбор набора команд и структуры процессора направлены на то, чтобы команды набора выполнялись за один цикл процессора.

В компьютерах с RISC-архитектурой машинным циклом называют время, в течение которого производится выборка двух операндов из регистров, выполнение операции в АЛУ и запоминание результата в регистре. Большинство команд являются быстрыми командами типа "регистр–регистр" и выполняются они без обращений к ОП. Обращение к оперативной памяти сохраняется лишь в командах загрузки регистров из памяти и запоминания в ней результат. Для выполнения этих процедур процессор должен содержать достаточно большое число общих регистров.

При использовании RISC-архитектуры набор команд обычно составляет 50-100 команд, используется 2-3 простых способов адресации (в основном регистровых) и небольшое число простых форматов команд с фиксированными размерами и функциональным назначением их полей. Это приводит к упрощению управляющего устройства процессора, который в этом случае обходится без микропрограммного уровня управления и управляющей памяти, и его УУ может быть выполнено на "схемной" логике.
Большое число регистров позволяет сократить обращение к оперативной памяти путем сохранения в регистрах промежуточных  результатов, передачи через регистры операндов из одних программ в другие программы или подпрограммы, отказа от передач на сохранение содержимого регистров в оперативную память или прерываниях.

Особенностью RISC-архитектуры является механизм перекрывающихся регистровых окон, предназначенный для уменьшения числа обращений к оперативной памяти, а также механизм межрегистровых передач, способствующий повышению производительности компьютера.

В этом случае процедурам динамически выделяются небольшие группы регистров фиксированной длины, т.е. регистровые окна. Окна последовательно выполняемых процедур перекрываются, благодаря чему возможна передача параметров от одной процедуры к другой. При вызове процедуры процессор переключается на работу с другим регистровым окном. При этом не возникает необходимости в передаче содержимого регистров в память.

 

Окно состоит из трех подгрупп регистров. Первая подгруппа содержит параметры, переданные данной процедуре от ее вызвавшей, и результаты для вызывающей процедуры при возврате в нее. Вторая подгруппа содержит локальные переменные процедуры. Третья является буфером для двустороннего обмена между данной и вызываемой следующей процедурой. При этом эта группа регистров передает следующей вызываемой процедуре параметры от данной, которая в свою очередь получает через этот буфер результаты от ее вызвавшей процедуры. Таким образом, одна и та же подгруппа для данной процедуры является регистрами временного хранения, а для следующей – регистрами параметров. Отдельное окно, доступное всем процедурам программы, является для ее глобальных переменных.

Структура команд в компьютерах с RISC-архитектурой имеет следующий вид:

 

 

Набор машинных команд для компьютеров с RISC-архитектурой значительно упрощен. Поэтому устройство управления становится очень простым, и на его долю приходится всего 6% площади кристалла. Кроме того, значительно сокращена продолжительность проектирования.

К недостаткам RISC-архитектуры относят большую длину кода программы после компиляции (объектного кода) по сравнению с длиной кода машин обычной архитектуры. Однако, выигрыш в скорости выполнения перекрывает проигрыш от удлинения объектного кода программы.

 

 

Просмотров: 3570




Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Полезен материал? Поделись:

Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.