I.Bob.CISC, RISC va VLIW arxitekturalari haqida ummiy ma’lumot

|
I.Bob.CISC, RISC va VLIW arxitekturalari haqida ummiy ma’lumot
|
bet | 2/7 | Sana | 14.05.2024 | Hajmi | 484,05 Kb. | | #230831 |
I.Bob.CISC, RISC va VLIW arxitekturalari haqida ummiy ma’lumot
1.1.CISC, RISC va VLIW arxitekturalari
80 – yillardagi kompyuterlarda xususan, VAX va IBM da 200 dan 300 tagacha buyruqlar bo`lgan. Lekin RISC kompyuterlarda esa kam sonli buyruqlar (50 ta atrofida) kompyuterlarning o`ziga xosligini ifodalar edi.
RISC - Reduced Instruction Set Computer – Qisqartirilgan buyruqlar to`plamiga ega kompyuter.
CISC - Complex Instruction Set Computer – Murakkab (to`liq) buyruqlar to`plamiga ega kompyuter.
Bugungi kunga kelib esa protsessorlarning rivoji sabab hech kim kompyuterlardagi buyruqlar to`plami va to`plamdagi buyruqlar soni bilan qiziqmaydi.
Shu vaqtdan boshlab RISC va CISC tarafdorlari o'rtasida ulkan g`oyaviy kurash boshlandi. RISC tarafdorlariga ko'ra, kompyuterlarni loyihalashning eng yaxshi usuli bu kam sonli oddiy ko’rsatmalarni (buyruqlarni) o'z ichiga olish va ularning har birini ma'lumotlar yo'lining bir siklida bajariladi. Ya'ni bir nechta registrda ba'zi arifmetik yoki mantiqiy amallarni bajaradi va natijani registrga qaytaradi. CISC bajaradigan bitta buyruq o`rniga RISC 4 yoki 5 ta buyruqni bajarsa ham buyruqlar bajarilishi RISCda CISCga nisbatan 10 marta tez bo`lishi hisobiga RISC kompyuterlari tez ishlashi ta`kidlangan.
Kompyuterlar bozorida RISC dominantlik qilishi hisobiga CISC kompyuterlariga ehtiyoj kamayishi kutilgan, biroq unday bo `lmadi;
Birinchidan, RISC kompyuterlari boshqa modellar bilan moslashib ishlash imkoniga ega emas edi. Bu paytda ko`plab kompaniyalar Intel mahsulotlari uchun ishlab chiqilgan dasturiy ta`minotlarga milliardlab dollarlar tikishgan edi. Ikkinchidan, Intel CISC arxitekturasida huddi shu g'oyalarni amalga oshira oldi. 486 protsessordan boshlab Intelning protsessorlari ma'lumotlar yo'lining bir siklida sodda buyruqlarni bajaruvchi RISC-yadroni qo`llay boshladi. Murakkab buyruqlar esa odatdagi CISC texnologiyasi asosida interpretatsiya qilinadigan bo`ldi. Buning natijasida odatdagi buyruqlar tezkorlik bilan, kam foydalaniluvchi murakkab buyruqlar sekinroq bajariladigan bo`ldi.
CISC arxitekturasi. CISC arxitekturasida semantik bo'shliq buyruqlar tizimini yuqori darajadagi dasturlash tillari operatorlariga o'xshash semantik analoglar, murakkab buyruqlar bilan to'ldirish hisobiga kengaytiriladi. CISC arxitekturasining asoschisi bu IBM 360 mashinalari oilasi bilan ushbu yondashuvni qo'llay boshlagan va uni kuchli zamonaviy umumiy maqsadli hisoblash mashinasida davom ettiradigan IBM kompaniyasidir. Shunga o'xshash yondashuv Intel uchun x86 mikroprotsessorlarida xarakterlidir. CISC arxitekturasi uchun quyidagilar xususiy hol sifatida qaraladi:
1) protsessorda nisbatan kam sonli umumiy maqsadli registrlarning mavjudligi;
2) mashina ko’rsatmalarining (buyruqlarining) ko'pligi, ularning ba'zilari qurilmada yuqori darajadagi dasturlash tillarining murakkab operatorlari tomonidan amalga oshiriladi;
3) operandalarga murojaat qilishning turli usullari;
4) har xil razryadli ko'plab buyruq formatlari;
5) xotiraga kirish bilan birgalikda ishlov beriladigan buyruqlarning mavjudligi. VLIW-protsessorlari (juda katta buyruqli so'z) deyarli Fon-Neymann kompyuteri qoidalariga muvofiq ishlaydi. Bitta farq, protsessorga har bir sikldagi berilgan buyruqlar bir operatsiyani emas, balki bir vaqtning o'zida bir necha aniqlaydi.
VLIW protsessori buyrug'i, ularning har biri o'z vazifalari uchun mas'ul 100 bo'lgan, masalan, funktsional qurilmalarni faollashtirish, xotira bilan ishlaydigan, ro'yxatga olish operatsiyalari va boshqalarni o'z ichiga olgan bir qator maydonlardan iborat. Bu bosqichda protsessorning biron bir qismi mavjud bo'lsa gramm talab qilinmaydi, tegishli buyruqlar maydoni faollashtirilmaydi. Shunga o'xshash me'morchiligi bo'lgan kompyuter misoli Floating Point Systems-dan olingan AP120B kompyuteridir. Birinchi etkazib berish 1976 yilda boshlangan va 1980 yilga kelib butun dunyo bo'ylab 1600 dan ortiq nusxa o'rnatilgan. AP-120V kompyuter buyrug'i 64 bitdan iborat va mashinaning barcha qurilmalari ishlashini nazorat qiladi. Har bir sikl (167 ta emas) bitta buyruq beriladi, bu soniyada 6 mln. Har bir jamoa bir vaqtning o'zida ko'plab operatsiyalarni nazorat qilganligi sababli, amalda ishlash yanada yuqori bo'lishi mumkin. AR-120B guruhining barcha 64 bitlari o'zlarining operatsion to'plamlari uchun oltita guruhga bo'linadi: 16 bitli ma'lumotlar va registrlar bo'yicha operatsiyalar, haqiqiy raqamlarni qo'shish, kirish / chiqish nazorati, o'tish buyruqlar, haqiqiy raqamlar va ishchi komandalarni ko'paytirish asosiy xotira bilan. VLIW protsessor dasturi har doim parallelizm haqida aniq ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Bu erda derleyici dasturda parallelizmni aniqlaydi va operatsiyalar bir-biridan mustaqil bo'lgan apparatni ochiq-oshkor qiladi. VLIW protsessorlarining kodlari jarayonning qanday bajarilishini aniq rejasini o'z ichiga oladi: har bir operatsiya bajarilganda, qaysi funktsional qurilmalar ishlay olishi, qaysi operatorlar bo'lishi kerakligini qayd qiladi va hokazo. VLIW kompilyatori bunday dasturni to'liq tushunishga ega bo'ladi. Umuman aytganda, superscalar mashinalari uchun kompilyatorlardan foydalanish mumkin bo'lmagan maqsadli VLIW protsessori. Ikkala yondashuv ham o'z afzalliklari va kamchiliklariga ega va VLIW arxitekturasining soddaligi va cheklangan imkoniyatlarini superskalar tizimlarining murakkabligi va dinamik qobiliyatlariga qarshi turish kerak emas. Kompilyatsiya vaqtida operatsiyalarni bajarish uchun reja tuzish, yuqori tizimlariga nisbatan yuqori darajadagi parallellashni ta'minlash uchun muhimdir. Derleme vaqtida, faqat dasturni bajarish vaqtida supersqalar me'morchiligiga xos bo'lgan dinamik mexanizmlar yordamida echilishi mumkin bo'lgan noaniqlik mavjudligi aniq. 101 VLIW konsepsiyasi RISC arxitekturasiga asoslangan bo`lib, asosiy o`zgarish bu – bir nechta sodda RISC buyruqlari birlashtirilib yuqori uzunlikdagi parallel bajariluvchi buyruqlar shakliga o`tkazilishidir. Buyruqlar tizimi arxitekturasi tasniflanishida VLIW RISCdan qisman farq qiladi. VLIWda parallel hisoblashning qo`shimcha darajasi tadbiq etildi, ya`ni VLIW hisoblash mashinasi emas hisoblash tizimi sifatida qaraldi.
Bu bir nechta qisqa buyruqlarning birikmasi bo'lib, bitta sikldagi buyruqlarni bajarish uchun bir nechta ijro birliklarining parallel ravishda ishlashini talab qiladi.
CISC, RISC va VLIW arxitekturalarining asosiy farqlari quyidagi jadvalda keltirilgan.
|
| |