Архитектура процессора. Функциональная и структурная организация процессора. RISC, CISC – архитектуры


Архитектура процессора. Процессор (Пр) — функциональная часть цифровой ВС, предназначенная для интерпретации программы. (ГОСТ 15971-84). Пр — ф-ная единица, опознающая и выполняющая команды (ISO 2382/10-79). Элементы архитектуры процессора. Методы кодирования и типы обрабатываемых данных. Адресная структура памяти. Формат и типы команд. Способы формирования физического адреса. Принципы и механизмы взаимодействия с внешним миром (внутреннее и внешнее взаимодействие).

Архитектура процессора

Состав и взаимодействие частей Пр.

По структурной схеме: УБ — управляющий блок выставляет адрес для ЗУ. ЗУ – поступают операторы на ОБ (операционный блок) и код команды на УБ

По функциональной схеме: ГТИ-генератор тактовых импульсов, D-данные, A-шина адреса, С-шина управления. Принципы взаимодействия могут быть частично асинхронные, из чего может следовать нежесткая связанность модулей. При записи данных используется частотный принцип.

RISC: RISC — Reduced Instruction Set Computer (процессор с сокращенным набором команд). Сис-ма команд. Длина команды 1 байт. Формат основной команды: хх Ra Rb Формат префикса дополнения: 11 ххх Rb Rb и Rb 3 битовые указатели на регистры

Особенности: 1) Простая сис-ма команд, 2) Управляющий автомат с жесткой логикой работы, 3) Увеличенный объем СОЗУ, 4) Большой объем кода, 5) Время Выполнения команд 1-2 такта.

Недостатки: 1) Загрузка системного интерфейса МП, 2) Необходим КЭШ, 3) Необходимо большое быстродейств ОЗУ, 4) Большие затраты на программирование, 5) Увеличение времени дешифрации команд.

CISC:

CISC

Управляющий блок (УБ) строится на базе управляющего автомата с программируемой логикой работы. Следовательно, система команд сложная и мощная. Это означает, что: а) Присутствует множество способов адресации; б) Выполнение команд — многотактовое.

Структурная схема МП i8086 как пример CISC.

RDY — внешнее устр-во готово совершить обмен по шине.

BHE — разрешение передачистаршего байта по шине.

~DEN — разрешение передачи данных.

DT/~R — направление передачи данных.

~WR и ~RD возникают гораздо раньше по времени, чем DT/~R.

УБ выдает микрокоманду, в которой предусмотрено отдельное поле для каждого из устройств (кроме очереди команд и устройств связи с внешней шиной; для них используется второй Управляющий Блок, “слабо” связанный с основным).

К особенностям можно также отнести: — Использование неравномерного кодирования команд; — Компактность кода;

Недостатки CISC: 1) Далеко не все программы используют полностью всю имеющуюся мощную систему команд. 2) Нельзя использовать префикс замены сегмента с префиксом повторения для строковых команд при разрешенных прерувааниях. 3) Даже самые простые команды не могут выполняться за 1 такт. 4) Ограниченные возможности оптимизации кода программы (ограниченное количество режимов адресации). 5) Малая емкость СОЗУ.