1. Производительность МП повышается, за счет использования большого объема регистровой памяти и, в связи с этим, использованием команд обработки типа регистр-регистр;
2. RISC – система команд позволяет легче повысить производительность процессоров путем введения так называемой суперскалярной обработки, при которой на параллельные конвейеры, одновременно, выдается на обработку несколько команд (до 6 команд – в серверных МП семейства Itanium).
С другой стороны МП RISC – архитектуры имеют и недостатки, а именно:
1. Трансляция команд с языка высокого уровня в компьютерах RISC - архитектуры осуществляется существенно сложнее, не говоря уже о гораздо большем неудобстве программирования на соответствующем языке Ассемблера.
2. Поскольку, при этом, сложные команды реализуются в виде подпрограмм RISC – команд, то довольно существенно увеличивается требуемый объем программной памяти по сравнению с CISC – архитектурой.
3. Меньшее разнообразие команд в них ведет к увеличению числа ветвлений. А это обстоятельство, даже при хорошей работе блока предсказания ветвлений, ведет к общему снижению производительности.
Особенности RISC – архитектуры привели к тому, что RISC процессоры стали распространяться главным образом в тех компьютерах, в которых быстродействие выступает на передний план (серверы, рабочие станции). В персональных же компьютерах и Mainframes преобладали МП с CISC – системой команд.
Первое время, после создания МП с RISC – системой команд между сторонниками CISC и RISC – архитектур велась яростная дискуссия о преимуществах и недостатках этих систем. Однако к настоящему времени эта борьба затихла и затихла по двум причинам.
1. Каждая архитектура определила свою предпочтительную область применения, указанную выше.
2. В современных процессорах наблюдается тенденция использования как бы некоторой смешанной архитектуры. Так уже в последних типах МП корпорации Intel: серий Pentium, Intel Core , Nehalem, а также фирмы AMD: серий Atlon и Phenom, основная система CISC - команд, предоставляемая пользователю, внутри МП, автоматически, программным или аппаратным образом, преобразуются в RISC – команды, которые уже непосредственно декодируются и также аппаратно. При этом, для увеличения используемых регистров общего назначения используется, например, такой прием, как переименование регистров.
В последнее время стали выделять, так называемую, EPIC – архитектуру (EPIC - Explicitly Parallel Instruction Computing – технология вычислений с заданным, (явным) параллелизмом команд). Она используется, например, в 64-разрядных МП Itanium и Itanium II, разработанных корпорацией Intel совместно с корпорацией HP (Hewlett-Packard). Эта технология также позволяет параллельно обрабатывать большое число команд, но в отличие от других технологий параллельной обработки, которые используются, например, в МП типа Pentium, она не загружает ценные ресурсы процессора для выяснения того, какие именно команды могут быть обработаны параллельно. При использовании технологии EPIC эти решения заблаговременно принимаются программными компиляторами, так что код поступает в процессор как бы уже отформатированным для параллельной обработки несколькими конвейерами. При этом компилятор не только освобождает процессор от решения этих задач, но и решает их быстрее, так что в процессе параллельной обработки выполняется больший объем работ.
Аналогичной EPIC является и VLIW – архитектура (Very Large Instruction Word), которая используется фирмой Transmeta при создании процессоров семейства Crusoe (линия ТМхххх).
Перечислим наиболее известные высокопроизводительные типы МП, имеющиеся на современном мировом рынке.
CISC – процессоры.
1. Архитектура Х86 (IA-32)
- компания Intel: линия Pentium XE, Pentium D 8xx, Celeron D;
- компания AMD: линия Athlon XP;
- компания Cyrix (IBM): линия М1, М2, М3;
2. Архитектура Х86-64
- компания Intel:, Intel Core; Nehalem;
- компания AMD: линия Hammer (Crawhammer и Sledgehammer):
hi-end модели Athlon 64FX, Athlon X2, а также процессоры Phenom и бюджетные процессоры семейства Sempron;
RISC – процессоры
1. Архитектура Power PC
- компания Motorola: линия Power PC 970, Power PC G4, G5;
2. Архитектура PA (Precision Architecture)
- компания Hewlett-Packard: линия PA8000, PA8200, PA8500;
3. Архитектура Alpha
- компания DEC (Digital Equipment Corporation): линия Alpha 21064,
Alpha 21164, 21164A, 21264;
4. Архитектура SPARC (Scalable Processor ARChitecture)
- компания SUN(SUN Microsystems): линия MicroSPARC, SuperSPARC, HiperSPARC, UltraSPARC, UltraSPARC T1.
5. Архитектура MIPS
- компания SG (Silicon Graphics): линия MIPS R-x (например, MIPS R10000).
6. Архитектура Crusoe (VLIW – архитектура)
- компания Transmeta: линия TM3120, TM5400, TM8000.
7. Архитектура IA-64
- компания Intel: линейка Itanium, Itanium 2.
Еще раз заметим, что ряд авторов относят МП линейки Itanium и МП семейства Crusoe к отдельному типу архитектуры процессоров на уровне команд – EPIC архитектуре.
На рынке ЦП для настольных ПК уже в течение многих лет доминируют три изготовителя. Компании Intel и AMD выпускают процессоры для компьютеров Windows (платформа Windel), а Motorola – для компьютеров Macintosh Family. Однако 85% всех используемых в ПК МП относятся к архитектуре Х86, основы которой разработаны специалистами фирмы Intel. Поэтому в дальнейшем мы будем рассматривать историю развития, структурные и функциональные принципы построения главным образом тех МП, которые принадлежат архитектуре Х86 и ее продолжениям, упоминая по ходу изложения особенности построения МП других архитектур.
2. Краткая история развития МП компании Intel.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.