Вход
Регистрация Зарегистрируйтесь, чтобы получить расширенные возможности...

RISC

RISC (Redused Instruction-Set Computer — «Вычислитель с сокращенным набором команд») — концепция построения микропроцессоров, определяющая набор микропроцессорных команд (инструкций). Принцип построения RISC-процессоров основан на применении небольшого набора простых команд; при этом сложные задачи программно разделяются на простые команды. Это позволяет сделать микропроцессоры более компактными и производительными, а также менее энергоемкими и дорогими. Некоторые RISC-процессоры не имеют даже команд умножения и деления; они выполняются с помощью многократного повторения более простых сложения и вычитания.
Идея создания RISC-процессоров пришла после того как в 1970-х годах разработчики из компании IBM обнаружили что многие из функциональных особенностей традиционных CPU игнорировались программистами. Отчасти это был побочный эффект сложности компиляторов. В то время компиляторы могли использовать лишь часть из набора команд процессора. Следующее открытие заключалось в том, что, поскольку некоторые сложные операции использовались редко, они, как правило, были медленнее, чем те же действия, выполняемые набором простых команд (создатели процессоров уделяли значительно больше времени улучшению наиболее простых и частых команд). В 1980 был представлен первый процессор с RISC-архитектурой — IBM 801. Первые RISС-процессоры (их разработка велась в Стэнфордском и Калифорнийском университетах США) выполняли небольшой (50-100) набор команд, тогда как обычные CISC (Сomplex Instruction Set computer) выполняли 100-200.
Характерные особенности RISC-процессоров: фиксированная длина машинных команд (например, 32 бита) и их простой формат; одна инструкция выполняет только одну операцию с памятью — чтение или запись (операции вида «прочитать-изменить-записать» невозможны); большое количество регистров общего назначения (32 и более).
В настоящее время существует множество RISC-подобных архитектур, в том числе ARM, DEC Alpha, SPARC, AVR, MIPS, POWER и PowerPC. Наиболее широко используемые в настольных компьютерах процессоры архитектуры x86 изначально являлись CISC-процессорами, однако новейшие процессоры, начиная с Intel Pentium 4 и AMD Athlon, используются обе концепции: непосредственно перед исполнением они преобразуют CISC-инструкции процессоров x86 в более простой набор внутренних инструкций RISC.
Одно из преимуществ технологии RISC — принципиальная возможность обеспечения совместимости персонального компьютера типа IBM PC и Macintosh фирмы Apple. Работы, направленные на реализацию указанной возможности, ведутся с 1992 фирмами Apple, IBM и Motorola в рамках проекта PowerPC. В 1994 фирмой Apple была выпущена первый персональный компьютер Power Macintosh с микропроцессором PowerPC (Performance Optimized With Enhanced RISC Personal Computer). Один из микропроцессоров этого вида — 132-х МГц PowerPC 604 являлся на период его выпуска самым производительным и в указанном плане составил конкуренцию микропроцессорам Pentium, а возможно и Pentium Pro. Однако полной совместимости с микропроцессорами ряда Intel он, так же, как и другие модели PowerPC, пока не обеспечил (для согласования этих систем использовался программный транслятор, преобразующий команды х86 в команды PowerPC, который обеспечивает возможность поддержки ограниченного числа применяемых IBM PC программных продуктов). Это ограничило массовое применение микропроцессоров PowerPC.
Одной из успешно конкурирующих с IBM RISC-систем является микроархитектура SPARC (Scalable Processor ARChitecture). Это открытый стандарт процессорной архитектуры, права на которую принадлежат Ассоциации SPARC. Наиболее известные компании, выпускающие SPARC-серверы: Sun Microsystems и Fujitsu Siemens Computers. В первом процессоре UltraSPARC, разработанном компанией Sun, с целью повышения производительности произведено разделение на кристалле кэш-памяти команд и данных; организована широкая выборка команд; созданы эффективные средства динамического прогнозирования переходов; оптимизированы конвейерные операции обращения к памяти; реализованы команды обмена данными между памятью и регистрами данных с плавающей запятой, что позволяет не приостанавливать выполнение диспетчеризации команд обработки, и др. При изготовлении первой двухъядерной модели — UltraSPARC IV, которая объединяет на одном кристалле два ядра UltraSPARC III, производительность микропроцессора повысилась в 1,6-2 раза. В 2004 в связи с переходом на 90-нм технологию производительность новой версии процессора — UltraSPARC IV+ увеличена в 2 раза уже по отношению к UltraSPARC IV.
Другой крупной компанией, успешно развивающей технологию производства RISC-процессоров (PA-RISC), является Hewlett-Packard. Эта технология была использована корпорацией Intel при разработке модели Itanium 2. В свою очередь компания HP для перехода от старых HP9000 серверов на платформу Itanium весной и осенью 2006 г. представила семейства серверов HP Integrity, построенных на архитектуре IA-64 и использующих многопроцессорные чипсеты, масштабируемые до четырех и восьми процессорных ядер Montecito.
Статья находится в рубриках
Яндекс.Метрика