Процессоры с расширенной и сокращенной системой команд.

Микропроцессор

Микропроцессор состоит из двух основных частей: Bіt/(bus interface unit) - шинного интерфейса и EU (execution unit) — исполняющего устройства. EU — это та часть, которая фактически выполняет инструкции; шинный интерфейс обес­печивает обмен данными.

Процессор — основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. Конструктивно процессор состоит из ячеек, похожих на ячейки опе­ративной памяти, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изме­няться. Внутренние ячейки процессора называют регистрами. Важно также отме­тить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах. Среди регист­ров процессора есть и такие, которые в зависимости от своего содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано исполнение программ.

Система команд процессора.

Во время работы процессор обслуживает данные находящиеся в его регистрах, в поле оперативной памяти, а также данные, находящиеся во внешних портах процессора. Часть данных он интерпретирует непосредственно как данные, часть данных — как адресные данные, а часть — как команды. Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор с данными, образует так называемую систему команд процессора. Процессоры, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд. Процессоры разных семейств различаются по системе команд, они невзаимозаменяемы.

Команды представлены в виде байтов. Самые простые команды укладываются в один байт, однако есть и такие, для которых нужно два, три и более байтов. В большинстве современных процессоров шина команд 32-разрядная (Intel Pentium), хотя существуют 64-разрядные процессоры и 128-разрядные.

Процессоры с расширенной и сокращенной системой команд.

Чем шире набор системных команд процессора, тем сложнее его архитектура, тем длиннее формальная запись команды (в байтах), тем выше средняя продолжительность исполнения одной команды, измеренная в тактах работы процессора. Так, например, система команд процессоров Intel Pentium в настоящее время насчитывает более тысячи различных команд. Такие процессоры называют CISС-процессорами (CISC — Complex Instruction Computing).

В противоположность CISС-процессорами в середине 80-х годов появились процессе архитектуры RISC с сокращенной системой команд (RISC — Reduced Instruction Computing). При такой архитектуре количество команд в системе намного меньше и каждая из них выполняется намного быстрее. Но сложные операции приходится эмулировать далеко не эффективной последовательностью простейших команд сокращенного набора.

· CISС--процессоры используют в универсальных вычислительных системах

· RISC -процессоры используют в специализированных вычислительных системах или устройствах, ориентированных на выполнение единообразных операций

Сегодня появились процессоры, совместимые по системе команд с процессорами х86, но имеющие гибридную архитектуру.

Группы процессоров, имеющих ограниченную совместимость, рассматривают как семейства процессоров. Так, например, все процессоры Intel Pentium относятся к так называемому семейству х86. Родоначальником этого семейства был 16-разряд­ный процессор Intel 8086, на базе которого собиралась первая модель компьютера IBM PC. Впоследствии выпускались процессоры Intel 80286, Intel 80386, Intel 80486, Intel Pentium 60,66,75,90,100,133; несколько моделей процессоров Intel Pentium MMX, модели Intel Pentium Pro, Intel Pentium II, Intel Celeron, Intel Xeon, Intel Pentium III и другие. Все эти модели, и не только они, а также многие модели про­цессоров компаний AMD и Cyrix относятся к семейству х86 и обладают совмести­мостью по принципу «сверху вниз».

Принцип совместимости «сверху вниз» — это пример неполной совместимости, когда каждый новый процессор «понимает» все команды своих предшественников, но не наоборот. Это естественно, поскольку двадцать лет назад разработчики процес­соров не могли предусмотреть систему команд, нужную для современных программ. Благодаря такой совместимости на современном компьютере можно выполнять любые программы, созданные в последние десятилетия для любого из предшеству­ющих компьютеров, принадлежащего той же аппаратной платформе.