UTK – Referat – Architektura i procesory RISC

RISC – Reduced Instruction Set Computers – komputer o zredukowanym zbiorze instrukcji, Jest to architektura mikroprocesorów, która została przedstawiona pod koniec lat 70. w teoretycznych pracach na uniwersytecie Berkeley oraz w wynikach badań Johna Cocke z Thomas J. Watson Research Center.

Procesory CISC charakteryzują się bardzo dużą liczbą obsługiwanych rozkazów, ale statystycznie tylko nieliczna ich część jest wykorzystywana w programach. Okazało się na przykład, że ponad 50% rozkazów w kodzie to zwykłe przypisania, tj. zapis zawartości rejestru do pamięci i odwrotnie. W architekturze RISC zredukowana liczba rozkazów do niezbędnego minimum. Ich liczba wynosi kilkadziesiąt, podczas gdy w procesorach CISC sięga setek. Urposzczono w ten sposób znacznie dekoder rozkazów.

W procesortach RISC zastosowano po raz pierwszy architekturę potokową. Umożliwiło to wykonywanie wielu rozkazów rozkazów w jednym cyklu zegara, przez podział cyklu wykonywania procesu na wiele faz. W jednym cyklu zegara można wykonać po 1 fazie dla każdego procesu.

Pierwszym procesorem zaprojektowanym w oparciu o architekturę RISC był RCA1802 wyprodukowany przez firmę RCA.

Mikroprocesory o architekturze RISC

IBM 801 – posiadał moc 15 MIPSów. Był wykorzystywany przez IBM w wielu urządzeniach takich jak układy kontrolerów w stacjach roboczych System/370 oraz w urządzeniach sieciowych. Na początku lat 80. doświadczenia zdobyte przy projektowaniu IBM 801 zostały wykorzystane przy Projekcie America, który zaowocował architekturą IBM POWER. John Cocke w uznaniu swych zasług został odznaczony Nagrodą Turinga oraz Narodowym Medalem Nauki USA za swoje prace nad 801 i architekturą RISC.

PowerPC – został stworzony przez Apple, IBM i Motorole znane pod skrótem AIM. początkowo przeznaczone były na rynek komputerów osobistych, z czasem stały się często używanymi w zastosowaniach serwerowych, klastrowych oraz w systemach wbudowanych. Mikroprocesor stał się podstawą opublikowanych przez AIM specyfikacji platform referencyjnych PReP oraz CHRP. Popularność przyniósł mu wybór na CPU komputerów osobistych Macintosh produkowanych przez firmę Apple w latach 1994-2006.

MIPS – te procesory stanowiły do roku 2007 jednostkę centralną komputerów firmy SGI, stosowane również w systemach wbudowanych (ang. embedded systems), w szczególności w urządzeniach opartych na systemie operacyjnym Windows CE. Wykorzystywane są w routerach firmy Cisco, oraz we współczesnych konsolach do gier takich jak Nintendo 64, Sony PlayStation, Sony PlayStation 2, Sony PSP. Szacuje się, że procesory MIPS stanowią jedną trzecią produkcji mikroprocesorów typu RISC.

Alpha – znany także jako Alpha AXP, jest 64-bitowym mikroprocesorem RISC zaprojektowanym i wyprodukowanym przez firmę Digital Equipment Corp. (DEC), która wykorzystała go w linii swoich stacji roboczych i serwerów. Został zaprojektowany jako następca rodziny procesorów komputerów VAX, i umożliwiał pracę z systemem operacyjnym VMS oraz Digital UNIX, odmianą systemu Unix firmy DEC (DEC OSF1). Po przejęciu firmy Digital przez Compaq na procesorach Alpha może operować system Tru64 UNIX (po przejęciu firmy Compaq przez Hewlett-Packard przemianowany na HP Tru64 UNIX). Był również wspierany przez Microsoft, jednak tylko do wydania systemu Windows NT 4.0 SP6. Ostatecznie Microsoft nie rozszerzył obsługi procesora Alpha Aktualnie obsługę procesora Alpha posiadają systemy: Linux (m.in. dystrybucje Debian, PLD, CentOS i Alpha Core), FreeBSD, NetBSD i OpenBSD (w ograniczonym zakresie).

ARM – Procesory z architekturą ARM są jednymi z najczęściej stosowanych procesorów na świecie. Używa się ich między innymi w dyskach twardych, telefonach komórkowych, routerach, kalkulatorach a nawet w zabawkach dla dzieci. Obecnie zajmują one ponad 75% rynku 32-bitowych CPU dla systemów wbudowanych. Najbardziej udanym projektem ARM był rdzeń ARM7TDMI szeroko stosowany w telefonach komórkowych. Moc obliczeniowa architektury ARM umożliwia instalacje na procesorze wykorzystującym tę technologię m.in. systemu operacyjnego, z zaimplementowanymi mechanizmami wielowątkowości, z możliwością wykorzystania zawartego w systemie stosu TCP/IP czy systemu plików (np. FAT32). Powstało wiele takich systemów: Windows CE, FreeBSD, NUTOS (Ethernut), i wiele dystrybucji Linuksa opatrzonym hasłem embedded (Embedded Debian i Ubuntu).

SPARC – zawiera dwa typy rejestrów: rejestry ogólnego przeznaczenia do których zaliczamy rejestry całkowitoliczbowe (rejestry r) i rejestry zmiennopozycyjne (rejestry f) oraz zestaw rejestrów statusu/kontrolne zawierających, m.in.: rejestr licznika programu (PC), rejestr stanu procesora (PSTATE), rejestr adresu bazowego pułapki (TRAP), rejestr wskaźnika aktualnego okna (CWP). Te procesory używane są powszechnie w wysokowydajnych serwerach, stacjach roboczych, a także systemach wbudowanych. Zaprezentowane po raz pierwszy w 1985 roku przez Suna. SPARC, będąca zawczasu bardzo radykalna, pozwala na ominięcie wielokrotnych pętli mnożenia i dzielenia. Cechą architektury SPARC, nieczęsto spotykaną w innych rozwiązaniach, jest zastosowanie bardzo dużego zestawu rejestrów ogólnego przeznaczenia (zalecenia implementacyjne mówią nawet o zestawie 64 do 528 – 64-bitowych rejestrach) dostępnych poprzez okna rejestrów, które mogą być przełączane podczas każdorazowego wywołania podprogramu czy obsługi przerwania, za pomocą instrukcji SAVE, tak że zbiór rejestrów stanowiących parametry wywołania podprogramu staje się automatycznie zbiorem rejestrów parametrów lokalnych bez dodatkowych działań programowo-sprzętowych.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *