Основные особенности МК. Понятие микроконтроллера. Классификация микропроцессоров. 8-разрядные МК, страница 6

Параллелизм на уровне машинных команд, реализуемый конвейером, принято обозначать ILP (InstructionLevelParallelism).

Под суперскалярной обработкой понимается возможность параллельной обработки нескольких команд на фазе выполнения ЕХ. 

Необходимым условием реализации суперскалярной обработки является наличие большого числа обрабатывающих блоков (устройств) в составе CPU, которые способны выполнять различные команды на фазе ЕХ. К таким блокам прежде всего относятся:

- ALU (IU – Integer Unit);

- FPU;

- SSE.

В RISC-процессорах, по сравнению с CISC-процессорами, конвейеризация команд и суперскалярная обработка реализуются за счет гораздо меньших аппаратных затрат.

Сравнительный анализ CISC и RISC архитектуры

Архитектурное свойство	CISC	RISC
Мощность системы команд	400÷500	150÷200
Средняя длительность выполнения машинных команд (в тактах)	1÷50	1,2÷1,6
Количество внутренних регистров	50÷70	100÷500
Количество форматов команд	10÷20	3÷5
Длина машинной команды (в байтах)	1÷15	4
Количество режимов адресации	10÷15	3÷5
Местоположение операндов	Любое	Reg-reg для всех команд обработки, reg-mem для команд типа STORE, mem-reg для команд типа LOAD
Сложность устройства (блока) управления (% от площади кристалла)	30-50%	5-10%
Тактовая частота	2÷3 ГГц	?
Длина компилируемой машинной программы	Меньше	Примерно на 30% больше

Основные модели CISC и RISC процессоров

СISC-процессоры:

1. Вычислительные системы IBM/360, IBM/370, IBM/390, … (начало выпуска этих моделей – 1964г.).

Для сохранения преемственности в ΧΧΙ веке IBM выпустила модель процессора G5, которая является совместимой по системе команд с компьютерами семейств IBM/360, IBM/370, IBM/390, …

Блок вычислений с плавающей точкой модели G5 поддерживает две стандартные формы представления с плавающей точкой:

• IEEE-754, основание порядка S=2;

• HFP (стандарт IBM/360), S=16.

2. Семейство миникомпьютеров VAX-11, которые выпускались фирмой DEC (70е – 90е гг.).

VAX – Virtual Address eXtended (расширенная виртуальными адресами).

3. Микропроцессоры фирмы Intel семейства 80х86, Pentium.

4. Микропроцессоры фирмы AMD (NexGen):

К5 (1996г.);

К6 (1997г.);

К7 (1999г.) Athlon, Duron;

К8 (2001г.) Hammer (64-разрядная архитектура, совместим с х86).

5. Микропроцессоры фирмы Cyrix.

Основные модели: 5х86, 6х86.

6. Процессоры фирмы Motorola: М68ххх (аналог VAX-11).

RISC-процессоры:

1. ALPHA (компания DEC). Начало выпуска моделей – с 1992г.

Модели: 2106х, 21164, 21264, 21364 (2002г.).

В 1992г. компания DEC была куплена фирмой Compaq, которая затем объединилась с НР. С 2004г. разработка процессоров ALPHA была прекращена в связи с тем, что НР переключилась на поддержку архитектуры IA-64.

2. Процессоры SPARC (фирма Sun Microsystems).

SPARC – Scalable Processor ARChitecture.

Начало выпуска моделей – с 1985г.

Являясь разработчиком архитектуры SPARC, компания Sun Microsystems предоставляет лицензии на производство микропроцессоров этой архитектуры в соответствии с предлагаемой фирмой спецификацией. Производством процессоров с архитектурой SPARC занимаются компании Fujitsu, Philips,…

К настоящему времени выпущено 4 основных вида моделей: Micro SPARC, Super SPARC, Hyper SPARC (32-разрядный), Ultra SPARC (64-разрядный).

3. Модель POWER (IBM), модель POWER PC (IBM, Motorola, Apple).

POWER – Performance Optimized with Enhanced RISC (оптимизация производительности с использованием RISC).

Архитектура POWER разрабатывается фирмой IBM с конца 80х годов прошлого столетия. Основная область применения – высокопроизводительные серверы и суперкомпьютеры (MPP-системы и кластеры).

МРР - MassivelyParallelProcessing (массивная параллельная обработка).