Использование RISC - архитектур
Микропроцессор — процессор (устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде), реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем (в противоположность реализации процессора в виде электрической схемы на элементной базе общего назначения или в виде программной модели).
Микропроцессор выполняет следующие функции:
- выборку команд программы из основной памяти;
- дешифрацию команд;
- выполнение арифметических, логических и других операций, закодированных в командах;
- управление пересылкой информации между регистрами и основной памятью, между устройствами ввода/вывода;
- отработку сигналов от устройств ввода/вывода, в том числе реализацию прерываний с этих устройств;
- управление и координацию работы основных узлов МП.
http://csaa.ru/mikroprocessory-tipa-risc-reduced-instruction-set/
Микропроцессор — это устройство, представляющее собой одну или несколько больших интегральных схем(БИС), выполняющих функции процессора ЭВМ.Классическое вычислительное устройство состоит из арифметического устройства (АУ), устройства управления (УУ), запоминающего устройства (ЗУ) и устройства ввода-вывода (УВВ).
RISC (Reduced Instruction Set Computing). Процессор с сокращенным набором команд. Система команд имеет упрощенный вид. Все команды одинакового формата с простой кодировкой. Обращение к памяти происходит посредством команд загрузки и записи, остальные команды типа регистр-регистр. Команда, поступающая в CPU, уже разделена по полям и не требует дополнительной дешифрации.
|
|
|
Часть кристалла освобождается для включения дополнительных компонентов. Степень интеграции ниже, чем в предыдущем архитектурном варианте, поэтому при высоком быстродействии допускается более низкая тактовая частота. Команда меньше загромождает ОЗУ, CPU дешевле. Программной совместимостью указанные архитектуры не обладают. Отладка программ на RISC более сложна. Данная технология может быть реализована программно-совместимым с технологией CISC (например, суперскалярная технология).
Поскольку RISC-инструкции просты, для их выполнения нужно меньше логических элементов, что в конечном итоге снижает стоимость процессора. Но большая часть программного обеспечения сегодня написана и откомпилирована специально для CISC-процессоров фирмы Intel. Для использования архитектуры RISC нынешние программы должны быть перекомпилированы, а иногда и переписаны заново.
Достоинства архитектуры RISC [скрыть]
1.снижение нерегулярности потока команд
2.обогащение пространственным параллелизмом
|
|
|
https://ru.wikiversity.org/wiki/Архитектура_процессоров_(CISC,_RISC,_MISC)
Расширение набора команд, увеличение числа способов адресации, введение сложных команд сопровождаются увеличением длины кода команды, в первую очередь кода операции, что может приводить к использованию “расширяющегося кода операции”, увеличению числа форматов команд. Это вызывает усложнение и замедления процесса дешифрации кода операции и других процедур обработки команд. Возрастающая сложность процедур обработки команд заставляет прибегать к микропрограммному управлению устройствами с управляющей памятью вместо более быстродействующего устройства управления с “жесткой” логикой.
Сложный процессор с микропрограммным управлении трудно реализовать на одном кристалле, а это ведет к увеличению длинны межмодульных связей, таким образом устроены большинство процессоров с полным набором команд.
Напротив, при сокращении количества команд до некоторого оптимального значения, можно сократить длину команд и упростить управляющее устройство МП. Поэтому при проектировании структуры МП выделилось два направления в отношении набора системы команд:
· CISC (Complicated Instruction Set Computer — использующий полный набор команд). Традиционная архитектура с широкой системой команд МП.
|
|
|
· RISC (Reduced Instruction Set Computer). Архитектура с сокращенным набором команд.
При использовании RISC архитектуры выбор набора команд и структуры процессора направлены на то, чтобы команды набора выполнялись за один машинный цикл МП. Выполнение более сложных, но редко встречающихся операций обеспечивают подпрограммы, состоящие из набора простых команд.
Анализ использования различными задачами ресурсов МП показывает, что в основном МП обрабатывает одни и те же инструкции из небольшого подмножества полной системы команд.
В первую очередь это команды чтения/записи и команды переходов. Поэтому для ускорения работы МП необходимо оптимизировать в первую очередь эти команды.
В ЭВМ с RISC-архитектурой машинным циклом называется время, в течение которого производится выборка двух операндов из регистров, выполнение операции в ALU и запоминание результата в регистре. Большинство команд в RISC-процессорах являются быстрыми командами типа регистр-регистр и выполняются без обращения к ОП. Обращение к памяти производится лишь в командах загрузки регистров из памяти и запоминание их в ОП.
|
|
|
Поскольку одной из главных задач данных МП является уменьшение количества обращений к ОП, то характерная особенность RISC-процессоров - большое количество регистров.
Вследствие сокращенного набора команд (примерно 50-100), небольшого числа способов адресации (2-3 и в основном регистровая) упрощается управляющее устройство МП, которое в этом случае обходится без микропрограммного управления и его устройство управления может быть выполнено на “жесткой” логике. Упрощение структуры МП приводит к появлению свободного места на кристалле для реализации дополнительных схем.
Характерные особенности RISC -процессоров:
1. Одинаковая длина команд (упрощает выборку инструкций из памяти);
2. Использование большого количество регистров, соответственного типа архитектуры (регистровая, ортоганальнорегистровая) - снижает использование ОП;
3. 2-3 способа адресации, в основном регистровая.
4. Устройство управления на жесткой логике.
5. Сокращенный набор команд - 50-100 команд (позволяет обойтись без схемы микропрограммного управления);
6. Простые способы адресации памяти (обеспечивает отсутствие сложных вычислений адреса);
7. Отсутствие совмещенной операции чтения/записи с обработкой данных;
8. Необходимость соответствующей компиляции программ для повышения эффективности;
9. Несовместимость с набором команд CISC МП (непереносимость exe. – файлов).
Например, POWER PC в настоящее время вынужден работать с программами, написанными для CISC – МП. Процессор самостоятельно транслирует сложные команды в ряд простых, что снижает его эффективность.
В настоящее время CISC и RISC сливаются, т.к. большинство CISC МП основаны на ядре RISC.
https://www.sites.google.com/site/gosyvmkss12/organizacia-evm-i-sistem/13-cisc-i-risc-arhitektury-mp-osobennost-risc-arhitektury
RISC (англ. Restricted (reduced) Instruction Set Computer — «компьютер с сокращённым набором команд») — архитектура процессора, в котором быстродействие увеличивается за счёт упрощения инструкций, чтобы их декодирование было более простым, а время выполнения — меньшим. Термин «сокращённый» в названии описывает тот факт, что сокращён объём (и время) работы, выполняемый каждой отдельной инструкцией — как максимум один цикл доступа к памяти.
Широко известные семейства RISC включают в себя DEC Alpha, AMD Am29000, ARC, ARM, Atmel AVR, BlackFin, Intel i860 и i960, MIPS, Motorola 88000, PA-RISC, RISC-V, SuperH и SPARC. В 21-м веке, использование архитектуры ARM процессоров смартфонов и планшетных компьютеров , таких как IPad и Android устройств обеспечили широкую базу пользователей для систем на базе RISC. Процессоры RISC также используются в суперкомпьютерах, таких как компьютер K, самый быстрый из TOP500 в 2011 году, и четвертый в списке 2013 года.
Характерные особенности RISC-процессоров
· Элемент маркированного списка.
· Фиксированная длина машинных инструкций, простой формат команды.
· Специализированные команды для операций с памятью — чтения или записи. Операции вида Read-Modify-Write («прочитать-изменить-записать») отсутствуют. Любые операции «изменить» выполняются только над содержимым регистров (т.н. архитектура load-and-store).
· Большое количество регистров общего назначения (32 и более).
· Отсутствие поддержки операций вида «изменить» над укороченными типами данных — байт, 16-битное слово. Так, например, система команд DEC Alpha содержала только операции над 64-битными словами, и требовала разработки и последующего вызова процедур для выполнения операций над байтами, 16- и 32-битными словами.
· Отсутствие микропрограмм внутри самого процессора.
Преимущества RISC
· Повышение производительности
· Новый микропроцессор может быть разработан и испытан более быстро.
· Операционная система и прикладные программисты, которые используют инструкции микропроцессора могут легче разрабатывать код с меньшим набором команд.
· Простота RISC обеспечивает большую свободу выбора, как использовать пространство на микропроцессоре.
История RISC
Предпосылки развития RISC архитектур:
· Обширная замена ассемблера на языки программирования высокого уровня в 1980-х годах. Даже операционные системы все чаще были написаны на языках высокого уровня.
· Недостаток памяти для выполнения сложных оптимизаций в компиляторах.
· Невозможность получить достаточно вычислительной мощности.
Начало исследований
Первая система, которая может быть названа системой «RISC», — суперкомпьютер «CDC 6600», который был создан в 1964 году, за десять лет до появления соответствующего термина. CDC 6600 имел архитектуру «RISC» всего с двумя режимами адресации («регистр+регистр» и «регистр+непосредственное значение») и 74 кодами команд (тогда как 8086 имел 400 кодов команд). В «CDC 6600» было 11 конвейерных устройств арифметической и логической обработки, а также пять устройств загрузки и два устройства хранения. Память была много блочной, поэтому все устройства загрузки-хранения могли работать одновременно. Базовая тактовая частота/частота выдачи команд была в 10 раз выше, чем время доступа к памяти. Джим Торнтон и Сеймур Крэй, разработчики «CDC 6600», создали для него мощный процессор, позволявший быстро обрабатывать большие объёмы цифровых данных. Главный процессор поддерживался десятью простыми периферийными процессорами, выполнявшими операции ввода-вывода и другие функции ОС. Позднее появилась шутка, что термин «RISC» на самом деле расшифровывается как «Really invented by Seymour Cray» (пер. с англ.: «на самом деле придуман Сеймуром Крэем»).
Рис. 2. Atmel AVR ATmega169V в корпусе MLF
Если быть уж совсем точным, то первой компанией, начавшей разработку RISC-архитектуры, стала IBM. Еще в 1974 году стартовала разработка процессора IBM 801, которая и заложила первые основы для этой платформы. А проект Berkeley RISC окончательно сформировал архитектуру. Все х86-процессоры, решения компании Motorola и подавляющее большинство выпущенных в 1980-е годы кристаллов имели архитектуру CISC (Complex Instruction Set Computing). Совокупность всех особенностей привела к тому, что чипы стали не только сложными и дорогими в производстве, но и достигли своего потолка производительности. Для дальнейшего увеличения быстродействия требовалось наращивать количество транзисторов, однако освоенные технологические нормы не позволяли создавать более сложные решения. С этим столкнулась Intel при выпуске семейства i486. Для поднятия производительности они внесли изменения в архитектуру процессоров, добавив кэш-память, множители и конвейеры. Словом, 486-е «камни» получили некоторые «фишки» архитектуры RISC. Тем не менее к созданию RISC-платформы американская компания никакого отношения не имеет. Своим созданием архитектура обязана американскому инженеру Дэвиду Паттерсону, который руководил проектом Berkeley RISC с 1980 по 1984 годы.
Первоначальной идеей, которая затем воплотилась в столь масштабный проект Berkeley RISC, стало исследование работы Motorola 68000. В ходе наблюдений выяснилось, что программы попросту не использовали подавляющее большинство инструкций, заложенных в процессор. Например, система Unix при компиляции использовала лишь 30% команд. Поэтому в рамках проекта Berkeley RISC планировалось создать такой процессор, который бы содержал лишь самые необходимые инструкции.
Дебютными решениями стали RISC I и RISC II — детища Паттерсона и проекта Berkeley RISC. Первый содержал более чем 44 000 транзисторов и работал на частоте 4 МГц. Такой процессор при выполнении небольших программ был в среднем в два раза быстрее VAX 11/780 и примерно в четыре раза производительнее, чем «камень» Zilog Z8000. RISC II отличался от предшественника большим количеством инструкций: 39 против 32. Он был более быстрым. Его преимущество над процессором VAX достигало 200%, а Motorola 68000 в некоторых программах был медленнее примерно в четыре раза.
Программа, ограниченная лишь восемью регистрами для каждой процедуры, может выполнять очень быстрые вызовы процедур: «окно» просто сдвигается к 8-регистровому блоку нужной процедуры, а при возврате из процедуры сдвигается обратно, к регистрам вызвавшей процедуры. (В обычном процессоре большинство процедур при вызове вынуждены сохранять значения некоторых регистров в стеке для того, чтобы пользоваться этими регистрами при исполнении процедуры. При возврате из процедуры значения регистров восстанавливаются из стека).
Практически в то же время, в 1981 году, Джон Хеннесси начал аналогичный проект, названный «архитектура „MIPS“» в Стэнфордском университете. Создатель «MIPS» практически полностью сфокусировался на конвейерной обработке, попытавшись «выжать всё» из этой технологии. Конвейерная обработка использовалась и в других продуктах, некоторые идеи, реализованные в MIPS, позволили разработанному чипу работать значительно быстрее аналогов. Наиболее важным было требование выполнения любой из инструкций процессора за один такт. Это требование позволило конвейеру работать на гораздо больших скоростях передачи данных и привело к значительному ускорению работы процессора. С другой стороны, исполнение этого требования имело негативный побочный эффект в виде удаления из набора инструкций таких полезных операций, как умножение или деление. В первые годы попытки развития архитектуры «RISC» были хорошо известны, однако оставались в рамках породивших их университетских исследовательских лабораторий. Многие в компьютерной индустрии считали, что преимущества процессоров «RISC» не проявятся при использовании в реальных продуктах из-за низкой эффективности использования памяти в составных инструкциях. Однако с 1986 года исследовательские проекты «RISC» начали выпускать первые работающие продукты.
Последние разработки
В 1985 году IBM начала разработку RISC-архитектуры следующего поколения. Проект получил название America Project. Разработка процессора и набора инструкций для него закончилась в 1990 году. Сам кристалл получил название POWER1 и использовался в серверах и рабочих станциях IBM. Он обладал достаточно высоким уровнем производительности, но имел многочиповую компоновку и состоял из 11 различных микросхем. В 1992 году IBM представила бюджетный вариант процессора POWER1, который умещался в одном чипе.
Как оказалось в начале 1990-х годов, RISC-архитектуры позволяют получить большую производительность, чем CISC, за счёт использования суперскалярного и VLIW-подхода, а также за счёт возможности серьёзного повышения тактовой частоты и упрощения кристалла с высвобождением площади под кэш, достигающий огромных ёмкостей. Также RISC-архитектуры позволили сильно снизить энергопотребление процессора за счёт уменьшения числа транзисторов. Первое время RISC-архитектуры с трудом принимались рынком из-за отсутствия программного обеспечения для них. Эта проблема была решена переносом UNIX-подобных операционных систем (SunOS) на RISC-архитектуры.
В настоящее время многие архитектуры процессоров являются RISC-подобными, к примеру, ARM, DEC Alpha, SPARC, AVR, MIPS, POWER и PowerPC. Наиболее широко используемые в настольных компьютерах процессоры архитектуры x86 ранее являлись CISC-процессорами, однако новые процессоры, начиная с Intel Pentium Pro, являются CISC-процессорами с RISC-ядром. Они непосредственно перед исполнением преобразуют CISC-инструкции x86-процессоров в более простой набор внутренних инструкций RISC. После того, как процессоры архитектуры x86 были переведены на суперскалярную RISC-архитектуру, можно сказать, что большинство существующих ныне процессоров основаны на архитектуре RISC.
Использование RISC - архитектур
RISC - архитектуры в настоящее время используются в широком спектре платформ, от сотовых телефонов и планшетных компьютеров до некоторых из самых быстрых в мире суперкомпьютеров, таких как K компьютер, самый быстрый из TOP500 списка в 2011 году.
Мобильные системы
Рис. 3. AT91RM9200-QU 3003. Risc в КПК
· Архитектура ARM доминирует на рынке малой мощности и низкой стоимости встраиваемых систем (обычно 200-1800 МГц в 2014 году). Он используется в ряде систем, таких как большинство Android систем, в Apple, iPhone и IPad, Microsoft Windows Phone (бывший Windows Mobile ), RIM устройства, Nintendo Game Boy Advance и Nintendo DS, и т.д. (напр. Рис. 3)
· В PlayStation, PlayStation 2, Nintendo 64, PlayStation Portable.
· Hitachi 's SuperH, первоначально широко используется в Сега Супер 32X, Saturn и Dreamcast, в настоящее время разработаны и продаются Renesas как SH4.
· Atmel AVR используется в различных продуктах, начиная от Xbox контроллеров до BMW автомобилей.
· SPARC, с помощью Oracle (ранее Sun Microsystems ) и Fujitsu.
Суперкомпьютеры
· IBM 's Power Architecture, используется во многих суперкомпьютерах, серверах среднего уровня и рабочих станций IBM.
· Hewlett-Packard's PA-RIS, также известный как HP-PA (снят с производства в конце 2008 года).
Характеристики
Распространенное заблуждение "компьютер с сокращенным набором команд" ошибочно наводит на мысль, что инструкции просто устранены, в результате меньшего набора инструкций. На самом деле, на протяжении многих лет, наборы команд RISC выросли в размерах, и сегодня многие из них имеют больший набор инструкций, чем многие CISC процессоры. Некоторые процессоры RISC, такие как PowerPC имеют наборы инструкций, большие, чем в CISC IBM System/370.
Термин "пониженная" в этой фразе предназначался, для описания тот факта, что объем работы какой-либо одной инструкции снижается, по сравнению со «сложными инструкциями» от CISC - процессоров, которые могут потребовать десятки данных циклов памяти, чтобы выполнить одну команду. В частности, процессоры RISC обычно имеют отдельные инструкции для ввода/вывода и обработки данных.
Процессоры также имели относительно небольшое число регистров, по нескольким причинам:
· Увеличенное количество регистров также подразумевает больше времени сохранение и восстановление содержимого регистра в стеке машины.
· Регистры процессора являются более дорогостоящими , чем внешние ячейки памяти; большие наборы регистров были громоздкими с ограниченными плат или интеграции микросхем.
В первые дни компьютерной индустрии, программирование было сделано в ассемблере или машинном коде, который поощрял мощные и простые в использовании инструкции. Поэтому конструкторы CPU пытались сделать инструкции, которые будут делать столько работы, сколько возможно. С появлением высокоуровневых языков, компьютерные архитекторы начали создавать специальные инструкции непосредственно реализующие определенные центральные механизмы таких языков. Еще одна общая цель состояла в том, чтобы обеспечить все возможные режим адресации для каждой команды, известной как ортогональность, чтобы облегчить реализацию компилятора. Поэтому арифметические операции могут часто имеют результаты, а также операнды непосредственно в памяти.
https://ru.bmstu.wiki/RISC_(Reduced_Instruction_Set_Computing)
Микропроцессоры типа RISC
Микропроцессоры типа RISC содержат набор только простых, чаще всего встречающихся в программах команд. При необходимости выполнения более сложных команд в микропроцессоре производится их автоматическая сборка из простых. В этих МП на выполнение каждой простой команды за счет их наложения и параллельного выполнения тратится 1 машинный такт (на выполнение даже самой короткой команды из системы CISC обычно тратится 4 такта).
Функционально МП состоит из двух частей:
* операционной, содержащей устройство управления, арифметико-логическое устройство и микропроцессорную память (за исключением нескольких адресных регистров);
* интерфейсной, содержащей адресные регистры МПП, блок регистров команд, схемы управления шиной и портами.
https://megalektsii.ru/s17140t1.html
Микропроцессоры типа CISC
Особенности:
- предусматривается возможность работы в вычислительной сети;
- имеется возможность многозадачной работы (многопрограммность) и сопутствующая ей защита памяти;
- микропроцессоры могут работать в двух режимах: реальном ( Real mode ) и защищенном ( Protected mode ). В реальном режиме имитируется (эмулируется) работа МП 8086, естественно, однозадачная. В защищенном режиме возможна многозадачная работа с непосредственным доступом к расширенной памяти и с защитой памяти, отведенной задачам, от посторонних обращений;
Микропроцессор — процессор (устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде), реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем (в противоположность реализации процессора в виде электрической схемы на элементной базе общего назначения или в виде программной модели). Первые микропроцессоры появились в 1970-х и применялись в электронных калькуляторах, в них использовалась двоично-десятичная арифметика 4-х битных слов. Вскоре их стали встраивать и в другие устройства, например терминалы, принтеры и различную автоматику. Доступные 8-битные микропроцессоры с 16-битной адресацией позволили в середине 1970-х создать первые бытовые микрокомпьютеры.
Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров (МП). Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему – тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.
Микропроцессор выполняет следующие функции:
· выборку команд программы из основной памяти;
· дешифрацию команд;
· выполнение арифметических, логических и других операций, закодированных в командах;
· управление пересылкой информации между регистрами и основной памятью, между устройствами ввода/вывода;
· отработку сигналов от устройств ввода/вывода, в том числе реализацию прерываний с этих устройств;
· управление и координацию работы основных узлов МП.
Большинство современных процессоров для персональных компьютеров основаны на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки информации, изобретенного Джоном фон Нейманом.
Джон фон Нейман придумал схему постройки компьютера в 1946 году.
Этапы цикла выполнения:
1) процессор выставляет число, хранящееся в регистре счетчика команд, на шину адреса, и отдает памяти команду чтения;
2) выставленное число является для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных, и сообщает о готовности;
3) процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет ее;
4) если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счетчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды;
5) снова выполняется п. 1.
Микропроцессоры с архитектурой RISC (Reduced Instruction Set Computers) используют сравнительно небольшой (сокращённый) набор наиболее употребляемых команд, определённый в результате статистического анализа большого числа программ для основных областей применения CISC (Complex Instruction Set Computer )- процессоров исходной архитектуры. Все команды работают с операндами и имеют одинаковый формат. Обращение к памяти выполняется с помощью специальных команд загрузки регистра и записи. Простота структуры и небольшой набор команд позволяет реализовать полностью их аппаратное выполнение и эффективный конвейер при небольшом объеме оборудования. Арифметику RISC - процессоров отличает высокая степень дробления конвейера. Этот прием позволяет увеличить тактовую частоту (значит, и производительность) компьютера; чем более элементарные действия выполняются в каждой фазе работы конвейера, тем выше частота его работы.
RISC - процессоры с самого начала ориентированы на реализацию всех возможностей ускорения арифметических операций, поэтому их конвейеры обладают значительно более высоким быстродействием, чем в CISC - процессорах. Поэтому RISC - процессоры в 2 - 4 раза быстрее имеющих ту же тактовую частоту CISC - процессоров с обычной системой команд и высокопроизводительней, несмотря на больший объем программ, на (30 %). Дейв Паттерсон и Карло Секуин сформулировали 4 основных принципа RISC:
1. Любая операция должна выполняться за один такт, вне зависимости от ее типа.
2. Система команд должна содержать минимальное количество наиболее часто используемых простейших инструкций одинаковой длины.
3. Операции обработки данных реализуются только в формате “регистр - регистр“ (операнды выбираются из оперативных регистров процессора, и результат операции записывается также в регистр; а обмен между оперативными регистрами и памятью выполняется только с помощью команд загрузки\записи).
4. Состав системы команд должен быть “ удобен “ для компиляции операторов языков высокого уровня
VLIW
VLIW (Very long instruction word — «очень длинная машинная команда») — архитектура процессоров с несколькими вычислительными устройствами. Одна инструкция процессора содержит несколько операций, которые выполняются параллельно.
В попытке достижения компромисса между CISC и RISC были созданы микропроцессоры типа VLIW. Хотя идеи VLIW сформулированы уже давно, до настоящего времени они были известны в основном специалистам в области компьютерных архитектур. Имеющиеся реализации, например, VLIW Multiflow, не получили широкого распространения. Пожалуй, единственными популярными процессорами, архитектура которых близка к VLIW, была линия AP-120B/FPS-164/FPS-264 компании Floating Point Systems, которые в 80-е годы активно применялись при проведении научно-технических расчетов.
Команда в этих системах содержала ряд полей, каждое из которых управляло работой отдельного блока процессора, так что все командное слово определяло поведение всех блоков процессора. Однако длина команды в FPS-х64 была равна всего 64 разрядам, что по современным меркам никак нельзя отнести к сверхбольшим.
Выделение в архитектуре VLIW компонентов командного слова, управляющих отдельными блоками МП, вводит явный параллелизм на уровень команд. Задача обеспечения эффективного распараллеливания работы отдельных блоков возлагается при этом на компилятор, который должен сгенерировать машинные команды, содержащие явные указания на одновременное исполнение операций в разных блоках. Таким образом, достижение параллелизма, обеспечиваемое в современных суперскалярных RISC-процессоров их аппаратурой, в VLIW возлагается на компилятор. Очевидно, что это вызывает сложные проблемы разработки соответствующих компиляторов. При этом распараллеливание работы между ФУ в EPIC происходит статически при компиляции, в то время как современные суперскалярные RISC-процессоры осуществляют это динамически.
Преимущества и недостатки.
Подход VLIW сильно упрощает архитектуру процессора, перекладывая задачу распределения вычислительных устройств на компилятор. Поскольку отсутствуют большие и сложные узлы, значительно снижается энергопотребление.
В то же время, код для VLIW обладает невысокой плотностью. Из-за большого количества пустых инструкций для простаивающих устройств программы для VLIW-процессоров могут быть гораздо длиннее, чем аналогичные программы для традиционных архитектур.
Архитектура VLIW выглядит довольно непривычной для программиста. Из-за сложных внутренних зависимостей кода, программирование на уровне машинных кодов для VLIW-архитектур вручную практически невозможно. Приходится полагаться на оптимизацию компилятора, который сам может содержать ошибки.
https://lektsii.org/16-81290.html
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 25; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!