Ko'p yadroli - O’zbekiston Respublikasi Oliy Ta’lim

1.4 Ko'p yadroli
Multithreading texnologiyasi - bu ko'p yadroli dasturiy ta'minot darajasida amalga oshirilishi. Ishlashning yanada oshishi, har doimgidek, protsessorning apparatidagi o'zgarishlarni talab qiladi. Tizimlar va arxitekturalarning murakkabligi har doim ham samarali emas. Qarama-qarshi fikr bor: "hamma narsa oddiy!". Darhaqiqat, protsessorning ishlashini oshirish uchun uning soat chastotasini oshirish, mantiqiy va apparat tarkibiy qismlarini murakkablashtirish umuman shart emas, chunki mavjud texnologiyani ratsionalizatsiya qilish va takomillashtirish kifoya. Bu usul juda foydali - protsessorning issiqlik tarqalishini oshirish, mikrosxemalarni ishlab chiqarish uchun yangi qimmat uskunalarni ishlab chiqish muammosini hal qilishning hojati yo'q. Ushbu yondashuv ko'p yadroli texnologiyaning bir qismi sifatida amalga oshirildi - bitta chipda bir nechta hisoblash yadrolarini amalga oshirish. Agar siz asl protsessorni olsangiz va unumdorlikni oshirishning bir nechta yaxshilanishlarini amalga oshirishdan olingan samaradorlikni solishtirsangiz, ko'p yadroli texnologiya eng yaxshi variant ekanligi ayon bo'ladi.
Agar biz simmetrik ko'p protsessor va ko'p yadroli arxitekturani solishtirsak, ular deyarli bir xil bo'lib chiqadi. Yadrolarning kesh xotirasi ko'p darajali bo'lishi mumkin (mahalliy va umumiy, operativ xotiradan olingan ma'lumotlar to'g'ridan-to'g'ri ikkinchi darajali kesh xotirasiga yuklanishi mumkin). Protsessorlarning ko'p yadroli arxitekturasining ko'rib chiqilgan afzalliklariga asoslanib, ishlab chiqaruvchilar bunga e'tibor berishadi. Ushbu texnologiyani amalga oshirish juda arzon va universal bo'lib chiqdi, bu esa uni keng bozorga chiqarishga imkon berdi. Bundan tashqari, ushbu arxitektura Mur qonuniga o'z tuzatishlarini kiritdi: "protsessordagi hisoblash yadrolari soni har 18 oyda ikki barobar ortadi".
Zamonaviy kompyuter texnologiyalari bozoriga nazar tashlasangiz, to'rt va sakkiz yadroli protsessorli qurilmalar ustunlik qilayotganini ko'rishingiz mumkin. Bundan tashqari, protsessor ishlab chiqaruvchilari yuzlab qayta ishlash yadrolariga ega protsessorlar tez orada bozorda paydo bo'lishini aytishadi. Yuqorida bir necha bor ta'kidlanganidek, ko'p yadroli arxitekturaning to'liq salohiyati faqat yuqori sifatli dasturiy ta'minot bilan namoyon bo'ladi. Shunday qilib, kompyuter texnikasi va dasturiy ta'minotini ishlab chiqarish sohasi juda chambarchas bog'liq.
Protsessorning ishlashini oshiradigan muhim omillardan biri bu kesh xotirasining mavjudligi, aniqrog'i uning hajmi, kirish tezligi va darajalar bo'yicha taqsimlanishi.
Kesh xotira - bu protsessor tomonidan eng tez-tez ishlatiladigan ma'lumotlarni vaqtincha saqlash uchun ishlatiladigan o'ta tezkor xotira. Qisqacha aytganda, bu turdagi xotirani shunday tasvirlash mumkin.
Kesh-xotira flip-floplarda qurilgan bo'lib, ular o'z navbatida tranzistorlardan iborat. Transistorlar guruhi operativ xotirani tashkil etuvchi bir xil kondansatörlarga qaraganda ancha ko'p joy egallaydi. Bu ishlab chiqarishda ko'plab qiyinchiliklarni, shuningdek hajmdagi cheklovlarni keltirib chiqaradi. Shuning uchun kesh xotira juda qimmat xotira bo'lib, unchalik katta bo'lmagan hajmga ega. Ammo bunday tuzilishdan bunday xotiraning asosiy afzalligi - tezlik. Flip-floplar regeneratsiyaga muhtoj emasligi va ular yig'iladigan eshikning kechikish vaqti kichik bo'lgani uchun, flip-flopni bir holatdan ikkinchisiga o'tkazish vaqti juda tez. Bu kesh xotiraning zamonaviy protsessorlar bilan bir xil chastotalarda ishlashiga imkon beradi.
Bundan tashqari, muhim omil - bu kesh xotirasining joylashuvi. U protsessor chipining o'zida joylashgan bo'lib, unga kirish vaqtini sezilarli darajada kamaytiradi. Ilgari, ba'zi darajadagi kesh xotirasi protsessor chipidan tashqarida, anakartning biron bir joyida maxsus SRAM chipida joylashgan edi. Endi deyarli barcha protsessorlarda kesh xotirasi protsessor chipida joylashgan.
Yuqorida aytib o'tilganidek, kesh xotirasining asosiy maqsadi protsessor tomonidan tez-tez ishlatiladigan ma'lumotlarni saqlashdir. Kesh ma'lumotlar yuklanadigan bufer bo'lib, zamonaviy protsessorlarda kichik hajmiga (taxminan 4-16 MB) qaramay, u har qanday dasturda sezilarli ish faoliyatini oshiradi.
Kesh xotiraga bo'lgan ehtiyojni yaxshiroq tushunish uchun kompyuterning xotira tashkilotini ofis sifatida tasavvur qilaylik. RAM buxgalter vaqti-vaqti bilan katta ma'lumotlar bloklarini (ya'ni papkalarni) olish uchun kiradigan papkalari bo'lgan shkaf bo'ladi. Va jadval kesh xotirasi bo'ladi.
Buxgalterning stoliga qo'yilgan elementlar bor, u soat davomida bir necha marta murojaat qiladi. Masalan, bu telefon raqamlari, hujjatlarning ba'zi namunalari bo'lishi mumkin. Ushbu turdagi ma'lumotlar to'g'ridan-to'g'ri stolda joylashgan bo'lib, bu o'z navbatida ularga kirish tezligini oshiradi.
Xuddi shu tarzda, ma'lumotlar o'sha katta ma'lumotlar bloklari (papkalar) dan jadvalga tez foydalanish uchun, masalan, har qanday hujjat qo'shilishi mumkin. Ushbu hujjat endi kerak bo'lmaganda, u yana kabinetga (RAMda) joylashtiriladi, shu bilan jadvalni (keshni) tozalaydi va keyingi vaqt oralig'ida foydalaniladigan yangi hujjatlar uchun ushbu jadvalni bo'shatadi.
Shuningdek, kesh xotirasi bilan, agar qayta kirish ehtimoli yuqori bo'lgan ba'zi ma'lumotlar mavjud bo'lsa, u holda RAMdan olingan bu ma'lumotlar kesh xotirasiga yuklanadi. Ko'pincha, bu joriy ma'lumotlardan keyin ishlatilishi mumkin bo'lgan ma'lumotlarning birgalikda yuklanishi bilan sodir bo'ladi. Ya'ni, "keyin" nima ishlatilishi haqida taxminlar mavjud. Bu oddiy ishlash tamoyillari.
Zamonaviy protsessorlar kesh bilan jihozlangan bo'lib, u ko'pincha 2 yoki 3 darajadan iborat. Albatta, istisnolar mavjud, lekin bu ko'pincha shunday bo'ladi.
Umuman olganda, bunday darajalar bo'lishi mumkin: L1 (birinchi daraja), L2 (ikkinchi daraja), L3 (uchinchi daraja). Endi ularning har biri haqida bir oz ko'proq:
1. Birinchi darajadagi kesh (L1) - protsessor yadrosi bilan bevosita ishlaydigan kesh xotirasining eng tez darajasi, bu qattiq o'zaro ta'sir tufayli bu daraja eng qisqa kirish vaqtiga ega va protsessorga yaqin chastotalarda ishlaydi. Bu protsessor va ikkinchi darajali kesh o'rtasidagi buferdir.
Biz yuqori samarali Intel Core i7-3770K protsessoridagi hajmlarni ko'rib chiqamiz. Ushbu protsessor 4 x 32 KB L1 kesh 4 x 32 KB = 128 KB bilan jihozlangan. (har bir yadro uchun 32 KB)
2. Ikkinchi darajali kesh (L2) - ikkinchi daraja birinchisidan kattaroq, ammo buning natijasida u kamroq "tezlik xususiyatlariga" ega. Shunga ko'ra, u L1 va L3 darajalari o'rtasida bufer bo'lib xizmat qiladi. Agar biz yana Core i7-3770 K misolimizga murojaat qilsak, bu erda L2 kesh hajmi 4x256 KB = 1 MB ni tashkil qiladi.
3. Uchinchi darajali kesh (L3) - uchinchi daraja, yana oldingi ikkitasidan sekinroq. Ammo u hali ham RAMga qaraganda ancha tezroq. i7-3770K-dagi L3 keshi 8 MB ni tashkil qiladi. Agar oldingi ikkita daraja har bir yadroga bo'lingan bo'lsa, unda bu daraja butun protsessor uchun umumiydir. Ko'rsatkich juda qattiq, ammo osmon baland emas. Masalan, i7-3960X kabi Extreme seriyali protsessorlar 15 MB ni tashkil qilganligi sababli, ba'zi yangi Xeon protsessorlarida esa 20 dan ortiq.
CISK va RISK arxitekturasini ko'rib chiqing.
CISC - bu quyidagi xususiyatlar to'plami bilan tavsiflangan protsessor dizayni kontseptsiyasi:
Ruxsat berilmagan buyruq uzunligi qiymati;
Arifmetik amallar bitta buyruqda kodlangan;
Kichik miqdordagi registrlar, ularning har biri qat'iy belgilangan funktsiyani bajaradi.
Odatda vakillar x86 ko'rsatmalariga asoslangan protsessorlar (zamonaviy Intel Pentium 4, Pentium D, Core, AMD Athlon, Phenom gibridlaridan tashqari) va Motorola MC680x0 protsessorlari.
Zamonaviy ish stoli, server va mobil protsessorlarning eng keng tarqalgan arxitekturasi Intel x86 arxitekturasiga (yoki 64 bitli protsessorlarda x86-64) asoslangan. Rasmiy ravishda barcha x86 protsessorlari CISC protsessorlari edi, lekin Intel Pentium Pro dan boshlab yangi protsessorlar RISC yadroli CISC protsessorlaridir. Ular x86 protsessorlarining CISC ko'rsatmalarini bajarishdan oldin oddiyroq ichki RISC ko'rsatmalariga aylantiradi.
Mikroprotsessorga apparat tarjimoni o'rnatilgan bo'lib, u x86 ko'rsatmalarini ichki RISC protsessorining ko'rsatmalariga aylantiradi. Bunday holda, bitta x86 ko'rsatmasi bir nechta RISC ko'rsatmalarini yaratishi mumkin (P6 tipidagi protsessorlarda, ko'p hollarda to'rttagacha RISC ko'rsatmalari). Buyruqlarning bajarilishi bir vaqtning o'zida superskalar quvur liniyasida sodir bo'ladi, ulardan bir nechtasi.
Bu CISC buyruqlarini qayta ishlash tezligini oshirish uchun talab qilindi, chunki ma'lumki, har qanday CISC protsessorlari soniyada bajariladigan operatsiyalar soni bo'yicha RISC protsessorlaridan kam. Natijada, bu yondashuv bizga CPU ish faoliyatini oshirishga imkon berdi.
CISK arxitekturasining kamchiliklari:
Uskunaning yuqori narxi;
Hisob-kitoblarni parallellashtirish bilan bog'liq qiyinchiliklar.
CISC ko'rsatmalar to'plamini yaratish metodologiyasi boshqa metodologiyaga qarama-qarshidir - RISC. Ushbu tushunchalar orasidagi farq protsessorning haqiqiy arxitekturasida emas, balki dasturlash usullaridadir. Deyarli barcha zamonaviy protsessorlar RISC va CISC ko'rsatmalar to'plamini taqlid qiladi.
Ish stantsiyalari, o'rta darajadagi serverlar va shaxsiy kompyuterlar CISC bilan protsessorlardan foydalanadilar. Mobil qurilmalar protsessorlari uchun eng keng tarqalgan ko'rsatmalar arxitekturasi SOC va asosiy freymlar - RISC. Turli xil qurilmalarning mikrokontrolörlarida RISC aksariyat hollarda qo'llaniladi.
RISC - bu protsessor arxitekturasi bo'lib, unumdorligi ko'rsatmalarni soddalashtirish orqali oshiriladi, shuning uchun ularni dekodlash osonroq bo'ladi va bajarish vaqti qisqaroq bo'ladi. Birinchi RISC protsessorlarida ko'paytirish va bo'lish ko'rsatmalari ham yo'q edi. Bu, shuningdek, overclock qilishni osonlashtiradi va superscalar (bir nechta ijro birliklari bo'yicha ko'rsatmalarni parallellashtirish) samaraliroq qiladi.
Ilgari arxitekturalardagi ko'rsatmalar to'plamlari dasturlarni qo'lda assembler tillarida yoki to'g'ridan-to'g'ri mashina kodiga yozishni osonlashtirish va kompilyatorlarni amalga oshirishni soddalashtirish uchun imkon qadar ko'proq ishlarni amalga oshirdi. To'plamlarda yuqori darajadagi til konstruktsiyalarini to'g'ridan-to'g'ri qo'llab-quvvatlash bo'yicha ko'rsatmalar bo'lishi odatiy hol emas edi. Ushbu to'plamlarning yana bir xususiyati shundaki, ko'rsatmalarning ko'pchiligi, qoida tariqasida, barcha mumkin bo'lgan adreslash usullariga ruxsat berdi - masalan, operandlar ham, arifmetik amallardagi natija ham nafaqat registrlarda, balki to'g'ridan-to'g'ri adreslash orqali ham, bevosita xotirada ham mavjud. Keyinchalik bunday arxitekturalar CISC deb atala boshlandi. Biroq, ko'pgina kompilyatorlar bunday ko'rsatmalar to'plamining to'liq imkoniyatlaridan foydalana olmadilar va murakkab adreslash usullari xotiraga qo'shimcha sekin kirishlar tufayli uzoq vaqt talab etadi. Agar protsessor soddalashtirilgan bo'lsa va unda ko'proq registrlar uchun joy mavjud bo'lsa, bunday funktsiyalar oddiyroq buyruqlar ketma-ketligi bilan yaxshiroq bajarilishi ko'rsatilgan, buning natijasida xotiraga kirish sonini kamaytirish mumkin. Birinchi RISC arxitekturalarida dekodlashni soddalashtirish bo'yicha ko'pgina ko'rsatmalar bir xil uzunlikdagi va o'xshash tuzilishga ega, arifmetik operatsiyalar faqat registrlar bilan ishlaydi va xotira operatsiyalari alohida yuklash va saqlash ko'rsatmalaridan o'tadi. Ushbu xususiyatlar quvurlarni o'tkazish bosqichlarini yaxshiroq muvozanatlash, RISC-dagi quvurlarni ancha samarali qilish va yuqori soat tezligini ta'minlash imkonini berdi.
RISK protsessorlarining xarakterli xususiyatlari:
Mashina ko'rsatmalarining belgilangan uzunligi (masalan, 32 bit) va oddiy ko'rsatmalar formati.
Xotira operatsiyalari uchun maxsus buyruqlar - o'qish yoki yozish. O'qish-o'zgartirish-yozish operatsiyalari mavjud emas. Har qanday "o'zgartirish" operatsiyalari faqat registrlarning mazmuni (yuklash va saqlash arxitekturasi) bo'yicha amalga oshiriladi.
Ko'p sonli umumiy maqsadli registrlar (32 yoki undan ko'p).
Qisqartirilgan ma'lumotlar turlarida -- bayt, 16 bitli so'zlarda "o'zgartirish" turidagi operatsiyalarni qo'llab-quvvatlamaslik. Masalan, DEC Alpha ko'rsatmalar tizimi faqat 64 bitli so'zlar bilan operatsiyalarni o'z ichiga oladi va baytlar, 16 va 32 bitli so'zlar bilan operatsiyalarni bajarish uchun protseduralarni ishlab chiqish va keyinchalik chaqirishni talab qiladi.
Protsessorning o'zida mikrodasturlarning etishmasligi. CISC protsessorida mikrodasturlar tomonidan bajariladigan narsa RISC protsessorida oddiy (maxsus xotiraga joylashtirilgan bo'lsa ham) mashina kodi sifatida bajariladi, bu OT yadrosi va ilovalari kodidan tubdan farq qilmaydi. Masalan, DEC Alpha sahifalarida xatoliklarni qayta ishlash va sahifalar jadvalini sharhlash ROMda joylashtirilgan PALCode (Privileged Architecture Library) deb ataladigan dasturda mavjud edi. PALCode-ni almashtirish orqali Alpha protsessorini 64-bitdan 32-bitga aylantirish, shuningdek, so'zdagi bayt tartibini va virtual xotira sahifasi jadvali yozuvlari formatini o'zgartirish mumkin edi.
Quvurlarni ko'rib chiqing.
Quvur liniyasi - zamonaviy protsessorlar va kontrollerlarda ularning ishlashini oshirish (vaqt birligiga bajariladigan ko'rsatmalar sonini ko'paytirish) uchun qo'llaniladigan hisob-kitoblarni tashkil qilish usuli, kompyuterlarni ishlab chiqishda qo'llaniladigan texnologiya.
Maqsad kompyuter yo‘riqnomasini qayta ishlash jarayonini mustaqil bosqichlar ketma-ketligiga bo‘lishdan iborat bo‘lib, natijalar har bir bosqich oxirida saqlanadi. Bu protsessorni boshqarish sxemalariga ko'rsatmalarni qayta ishlashning eng sekin bosqichi tezligida olish imkonini beradi, lekin ayni paytda har bir ko'rsatmani boshidan oxirigacha eksklyuziv to'liq qayta ishlashdan ko'ra tezroq.
"Konveyer" atamasining o'zi shunga o'xshash ishlash printsipidan foydalanadigan sanoatdan kelib chiqqan - material avtomatik ravishda konveyer tasmasi bo'ylab ishchiga tortiladi, u u bilan kerakli harakatlarni bajaradi, unga ergashuvchi ishchi esa natijada o'z vazifalarini bajaradi. ish qismi, keyingisi boshqa narsani qiladi, shuning uchun quvur liniyasining oxiriga kelib, ishchilar zanjiri ishlab chiqarish sur'atini buzmasdan, belgilangan barcha vazifalarni to'liq bajaradi. Misol uchun, agar eng sekin operatsiya bir daqiqa davom etsa, unda har bir qism bir daqiqada yig'ish liniyasini tark etadi.
Маршрутка
Quvur liniyasini hisoblash birinchi marta ILLIAC II loyihasida (ingliz tili: ILLIAC II) yoki IBM Stretch loyihasida (ingliz tili: IBM Stretch) ishlatilgan deb ishoniladi. IBM Stretch loyihasi "qabul qilish" (ing. "Fetch"), "decryption" (ing. "Decode") va "execution" (ing. "Execute") atamalarini taklif qildi, ular keyinchalik keng tarqalgan.
Ko'pgina zamonaviy protsessorlar soat generatori tomonidan boshqariladi. Ichidagi protsessor mantiqiy elementlar va xotira katakchalari - flip-floplardan iborat. Soat generatoridan signal kelganda, flip-floplar o'zlarining yangi qiymatini oladilar va mantiq yangi qiymatlarni dekodlash uchun biroz vaqt talab etadi. Keyin soat generatoridan keyingi signal keladi, flip-floplar yangi qiymatlarni oladi va hokazo.
Mantiqiy ketma-ketliklarni qisqaroq ketma-ketliklarga ajratish va bu qisqa ketma-ketliklar orasiga flip-floplarni joylashtirish mantiqiy signallarni qayta ishlash uchun zarur bo'lgan vaqtni qisqartiradi. Bunday holda, bitta protsessor tsiklining davomiyligi mos ravishda qisqartirilishi mumkin.
Yig'ish kodini yozishda (yoki ko'rsatmalar ketma-ketligini hosil qiluvchi kompilyatorni ishlab chiqishda) ko'rsatmalarni bajarish natijasi har bir ko'rsatma keyingisini bajarish boshlanishidan oldin bajarilishini tugatgandek bir xil bo'ladi, deb taxmin qilinadi. Quvur liniyasidan foydalanish bu taxminni saqlab qoladi, lekin ko'rsatmalarni bajarish tartibini saqlab qolishi shart emas. Bir vaqtning o'zida bir nechta ko'rsatmalarning bajarilishi quvur liniyasining mantiqiy noto'g'ri ishlashiga olib kelishi mumkin bo'lgan vaziyat "quvur xavfi" deb nomlanadi (eng. Pipeline hazard). Nizolarni hal qilishning turli usullari mavjud (ekspeditsiya va boshqalar).
Quvursiz arxitektura protsessorning funktsional modullari kamroq yuklanganligi sababli unchalik samarali emas, bir yoki bir nechta modullar buyruqni qayta ishlash jarayonida o'z rolini bajaradi. Quvur liniyasi protsessorlardagi modullarning bo'sh vaqtini butunlay olib tashlamaydi va har bir aniq ko'rsatmaning bajarilish vaqtini kamaytirmaydi, lekin u protsessor modullarini turli ko'rsatmalar bo'yicha parallel ravishda ishlashga majbur qiladi va shu bilan birlik uchun bajariladigan ko'rsatmalar sonini oshiradi. vaqt va shuning uchun dasturlarning umumiy ishlashi.
Ichkarida quvur liniyasi bo'lgan protsessorlar ko'rsatmalarni qayta ishlash turli bosqichlarda bir nechta ko'rsatmalarni bir vaqtning o'zida qayta ishlashni nazarda tutgan holda bosqichlar ketma-ketligiga bo'linadigan tarzda yaratilgan. Bosqichlarning har birining ish natijalari xotira kataklari orqali keyingi bosqichga o'tkaziladi va ko'rsatma bajarilgunga qadar davom etadi. Protsessorning bunday tashkil etilishi, har bir ko'rsatmaning o'rtacha bajarilish vaqtini biroz oshirish bilan, shunga qaramay, ko'rsatmalarni bajarishning yuqori chastotasi tufayli ishlashning sezilarli darajada oshishini ta'minlaydi.
Hamma ko'rsatmalar mustaqil emas. Ko'rsatmalarni qayta ishlash besh bosqichda ifodalangan eng oddiy quvur liniyasida to'liq yuklashni ta'minlash uchun birinchi ko'rsatmani qayta ishlash tugallanayotganda, parallel ravishda yana to'rtta ketma-ket mustaqil ko'rsatmalar qayta ishlanishi kerak. Agar ketma-ketlikda hozir bajarilayotganlarga bog'liq bo'lgan ko'rsatmalar mavjud bo'lsa, u holda eng oddiy quvur liniyasining boshqaruv mantig'i quvur liniyasining bir nechta boshlang'ich bosqichlarini to'xtatib turadi va shu bilan quvur liniyasiga bo'sh ko'rsatma ("qabariq") qo'yadi, ba'zan esa bog'liqlik hal qilinmaguncha qayta-qayta. . Bunday hollarda quvur liniyasining bir qismini to'xtatib turish zaruratini sezilarli darajada kamaytiradigan yo'naltirish kabi bir qator texnikalar mavjud. Biroq, protsessor tomonidan bir vaqtning o'zida qayta ishlanadigan ko'rsatmalar o'rtasidagi bog'liqlik, quvur liniyasi bo'lmagan protsessor bilan solishtirganda, quvur bosqichlari sonining bir necha baravar ko'payishiga erishishga imkon bermaydi.
Afzalliklari va kamchiliklari.
Quvur liniyasi barcha holatlarda yordam bermaydi. Bir nechta mumkin bo'lgan kamchiliklar mavjud. Ko'rsatma quvur liniyasini "to'liq quvurli" deb atash mumkin, agar u har bir mashina tsiklida yangi ko'rsatmani qabul qila olsa (en: soat sikli). Aks holda, kechikishlar quvur liniyasiga majburan kiritilishi kerak, bu esa quvur liniyasini tekislaydi, shu bilan birga uning ish faoliyatini yomonlashtiradi.
Afzalliklari:
Protsessorning aylanish vaqti qisqaradi, shuning uchun ko'p hollarda ko'rsatmalarni qayta ishlash tezligi oshadi.
Ba'zi kombinatsiyalangan mantiqiy elementlar, masalan, qo'shimchalar yoki ko'paytirgichlar, mantiqiy elementlarning sonini ko'paytirish orqali tezlashtirilishi mumkin. Quvur liniyasidan foydalanish elementlar sonining keraksiz o'sishini oldini oladi.
Kamchiliklari:
Quvursiz protsessor bir vaqtning o'zida faqat bitta buyruqni bajaradi. Bu ko'rsatmalar bo'limining kechikishini (aslida har bir filial kechiktiriladi) va parallel ravishda bajariladigan ketma-ket ko'rsatmalar bilan bog'liq muammolarni oldini oladi. Shuning uchun bunday protsessorning sxemasi ishlab chiqarish uchun sodda va arzonroq.
Quvursiz protsessorda ko'rsatmalarning kechikishi quvurli ekvivalentga qaraganda bir oz pastroq. Buning sababi, quvurli protsessorga qo'shimcha triggerlar qo'shilishi kerak.
Quvursiz protsessor ko'rsatmalarni qayta ishlashning barqaror tezligiga ega. Quvurli protsessorning ishlashini oldindan aytish ancha qiyin va dasturlar orasida katta farq qilishi mumkin.
markaziy grafik protsessor ishlab chiqaruvchisi
qisqartirilgan ko'rsatmalar to'plami) 70-yillarda AQSH va Angliyada oʻtkazilgan dasturchilar tomonidan buyruqlardan foydalanish chastotasi boʻyicha amaliy tadqiqotlar natijasida tugʻilgan. Ularning bevosita natijasi taniqli "80/20 qoidasi" dir: odatiy dastur kodining 80% da barcha mavjud to'plamdagi eng oddiy mashina ko'rsatmalarining atigi 20% ishlatiladi.
Berkli universitetida Devid Patterson rahbarligida 31 ta ko‘rsatmaga ega bo‘lgan birinchi “haqiqiy” RISC protsessori, keyin esa 39 ta ko‘rsatmalar to‘plamiga ega protsessor yaratilgan. Ularga 20-50 ming tranzistorlar kiritilgan. Patterson mehnatining mevalari 1970-yillarning oxirida 75 ko'rsatmalardan iborat SPARC arxitekturasini ishlab chiqqan Sun Microsystems tomonidan ishlatilgan. 1981 yilda Stenford universitetida 39 ta buyruqli RISC protsessorini ishlab chiqarish uchun MIPS loyihasi ishga tushirildi. Natijada, Mips Kompyuter korporatsiyasi 80-yillarning o'rtalarida tashkil etilgan va keyingi protsessor 74 ta ko'rsatma bilan yaratilgan.
Mustaqil IDC kompaniyasi ma'lumotlariga ko'ra, 1992 yilda SPARC arxitekturasi bozorning 56% ni, undan keyin MIPS - 15% va PA-RISC - 12,2% ni egallagan.
Железные Башни Альянс
Taxminan bir vaqtning o'zida Intel IA-32 oilasidagi so'nggi "haqiqiy" CISC protsessorlari bo'lgan 80386 seriyasini ishlab chiqdi. Oxirgi marta unumdorlikka faqat protsessor arxitekturasining murakkabligini oshirish orqali erishildi: u 16-bitdan 32-bitgacha o'tdi, virtual xotirani qo'llab-quvvatlaydigan qo'shimcha apparat komponentlari va bir qator yangi ko'rsatmalar qo'shildi.
RISC protsessorlarining asosiy xususiyatlari:
Qisqartirilgan ko'rsatmalar to'plami(80 dan 150 tagacha).
Ko'pgina buyruqlar 1 tsiklda bajariladi.
Umumiy maqsadli registrlarning katta soni.
Qattiq ko'p bosqichli konveyerlarning mavjudligi.
Barcha buyruqlar oddiy formatga ega va bir nechta adreslash usullari qo'llaniladi.
Sig'imli alohida kesh xotirasining mavjudligi.
Manba kodini tahlil qiluvchi va buyruqlar tartibini qisman o'zgartiruvchi optimallashtiruvchi kompilyatorlardan foydalanish.
|