Архітектура мікропроцесора: поняття, види, переваги та недоліки

Переваги і недоліки

За форматами використовуваних команд (інструкцій) можна виділити основні види класифікації архітектур мікропроцесорів: RISC і CISC. Переваги архітектури RISC в тому, що вона має набір інструкцій, тому високорівневі мовні компілятори можуть створювати більш ефективний код. Це дозволяє вільне використання простору на мікропроцесорах з-за простоти. Багато процесори RISC використовують регістри для передачі аргументів і зберігання локальних змінних. Функції використовують тільки кілька параметрів, і процесори не можуть використовувати інструкції виклику і, отже, використовують метод фіксованої довжини, яку легко транслювати.

Швидкість операції може бути максимізований, а час виконання може бути мінімізовано. Потрібна менша кількість форматів навчання, кілька номерів інструкцій, кілька режимів адресації і хороша масштабованість. Поняття масштабована архітектура мікропроцесора передбачає використання регістрових вікон, що забезпечує зручний механізм передачі параметрів між програмами та повернення результатів. Подібний механізм реалізований в SPARC.

Недоліки архітектури RISC викликані тим, що в основному продуктивність процесорів RISC залежить від програміста або компілятора, тому знання компілятора відіграє життєво важливу роль при зміні коду CISC на код RISC. При перестановці CISC код RISC, званий розширенням коду, буде збільшуватися розмір. І якість цього розширення буде знову залежати від компілятора, а також від набору команд машини. Кеш першого рівня процесорів RISC також є недоліком. Ці процесори мають велику кеш пам’ять на самому чіпі. Для подачі інструкцій їм потрібні дуже швидкі системи пам’яті.

Переваги архітектури CISC – простота микрокодирования нових інструкцій – дозволила розробникам зробити машини CISC більш сумісними. По мірі того як кожна ставала досконалішою, для реалізації завдань можна було використовувати меншу кількість інструкцій.

Недоліки архітектури CISC:

  • Продуктивність машини сповільнюється із-за того, що час, що витрачається різними інструкціями, буде різним.
  • Тільки 20 % існуючих інструкцій використовується в типовому подію програмування, хоча в дійсності існують різні спеціалізовані інструкції, які часто не використовуються.
  • Коди умов встановлюються інструкціями CISC як побічний ефект кожної команди, яка вимагає часу для цієї установки, та оскільки наступна команда змінює біти коду стану, компілятор повинен перевірити біти коду умови, перш ніж це відбудеться.
  • Таким чином, можна підвести підсумок, що архітектура набору команд — це середовище, що забезпечує зв’язок між програмістом і обладнанням. Частина виконання і копіювання даних, видалення або редагування — це користувацькі команди для конкретного виду архітектури мікропроцесорів.