Το σετ εντολών ή το σετ εντολών αρχιτεκτονική είναι η δομή του υπολογιστή που παρέχει εντολές στον υπολογιστή για να καθοδηγήσει τον υπολογιστή για επεξεργασία δεδομένων χειρισμού. Το σύνολο οδηγιών αποτελείται από οδηγίες, τρόπους αντιμετώπισης, εγγενείς τύπους δεδομένων, καταχωρητές, διακοπή, διαχείριση εξαιρέσεων και αρχιτεκτονική μνήμης. Το σετ οδηγιών μπορεί να μιμηθεί σε λογισμικό χρησιμοποιώντας διερμηνέα ή ενσωματωμένο σε υλικό του επεξεργαστή. Το Instruction Set Architecture μπορεί να θεωρηθεί ως όριο μεταξύ του λογισμικού και του υλικού. Ταξινόμηση μικροελεγκτών και οι μικροεπεξεργαστές μπορούν να γίνουν με βάση την αρχιτεκτονική συνόλου εντολών RISC και CISC.

Σετ οδηγιών επεξεργαστή

“σε τι χρησιμεύει η κάρτα sims ”

Το σετ εντολών καθορίζει τη λειτουργικότητα του επεξεργαστή, συμπεριλαμβανομένων των λειτουργιών που υποστηρίζονται από τον επεξεργαστή, των μηχανισμών αποθήκευσης του επεξεργαστή και του τρόπου κατάρτισης των προγραμμάτων στον επεξεργαστή.

Τι είναι το RISC και το CISC;

ο RISC και CISC μπορεί να επεκταθεί ως εξής:

Το RISC αντιπροσωπεύει τον υπολογιστή με μειωμένο σύνολο οδηγιών και
Το CISC αντιπροσωπεύει τον σύνθετο υπολογιστή σετ εντολών.

Αρχιτεκτονική RISC (Computer Seted Instruction Set)

Αρχιτεκτονική RISC

“διάγραμμα κυκλώματος πομπού και δέκτη τηλεχειριστηρίου ”

ο αρχιτεκτονική μικροελεγκτή που χρησιμοποιεί μικρό και πολύ βελτιστοποιημένο σύνολο οδηγιών ονομάζεται Υπολογιστής Σετ Μειωμένης Οδηγίας ή απλά ονομάζεται RISC. Ονομάζεται επίσης ως αρχιτεκτονική LOAD / STORE.

Στα τέλη της δεκαετίας του 1970 και στις αρχές της δεκαετίας του 1980, τα έργα RISC αναπτύχθηκαν κυρίως από τους Stanford, UC-Berkley και IBM. Η ερευνητική ομάδα του John Coke της IBM ανέπτυξε το RISC μειώνοντας τον αριθμό των απαιτούμενων οδηγιών για την επεξεργασία υπολογισμών ταχύτερα από το CISC. Η αρχιτεκτονική RISC είναι ταχύτερη και οι μάρκες που απαιτούνται για την κατασκευή της αρχιτεκτονικής RISC είναι επίσης λιγότερο ακριβές σε σύγκριση με την αρχιτεκτονική CISC.

Τυπικά χαρακτηριστικά της αρχιτεκτονικής RISC

Η τεχνική Pipelining του RISC, εκτελεί ταυτόχρονα πολλαπλά μέρη ή στάδια οδηγιών έτσι ώστε κάθε εντολή στην CPU να βελτιστοποιείται. Ως εκ τούτου, οι επεξεργαστές RISC έχουν ρολόι ανά εντολή ενός κύκλου, και αυτό ονομάζεται εκτέλεση ενός κύκλου.
Βελτιστοποιεί το χρήση του μητρώου με μεγαλύτερο αριθμό καταχωρητών στο RISC και περισσότερος αριθμός αλληλεπιδράσεων στη μνήμη μπορεί να αποφευχθεί.
Απλές λειτουργίες διευθύνσεων, ακόμη και σύνθετες διευθύνσεις μπορούν να γίνουν χρησιμοποιώντας αριθμητική ΚΑΙ / Ή λογικές λειτουργίες .
Απλοποιεί το σχεδιασμό του μεταγλωττιστή χρησιμοποιώντας πανομοιότυπους γενικούς καταχωρητές που επιτρέπουν τη χρήση οποιουδήποτε μητρώου σε οποιοδήποτε πλαίσιο.
Για αποτελεσματική χρήση των καταχωρητών και βελτιστοποίηση των χρήσεων σωληνώσεων, απαιτείται μειωμένο σύνολο οδηγιών.
Ο αριθμός των bit που χρησιμοποιούνται για το opcode μειώνεται.
Γενικά, υπάρχουν 32 ή περισσότερα μητρώα στο RISC.

Πλεονεκτήματα της αρχιτεκτονικής επεξεργαστή RISC

Λόγω του μικρού συνόλου οδηγιών του RISC, οι μεταγλωττιστές γλώσσας υψηλού επιπέδου μπορούν να παράγουν πιο αποτελεσματικό κώδικα.
Το RISC επιτρέπει την ελεύθερη χρήση του χώρου μικροεπεξεργαστές λόγω της απλότητάς του.
Αντί να χρησιμοποιούν το Stack, πολλοί επεξεργαστές RISC χρησιμοποιούν τους καταχωρητές για να περάσουν ορίσματα και να κρατήσουν τις τοπικές μεταβλητές.
Οι συναρτήσεις RISC χρησιμοποιούν μόνο λίγες παραμέτρους και οι επεξεργαστές RISC δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν τις οδηγίες κλήσης και, ως εκ τούτου, χρησιμοποιούν οδηγίες σταθερού μήκους που είναι εύκολο να προγραμματιστούν.
Η ταχύτητα της λειτουργίας μπορεί να μεγιστοποιηθεί και ο χρόνος εκτέλεσης μπορεί να ελαχιστοποιηθεί.
Απαιτούνται πολύ λιγότεροι αριθμοί μορφών εντολών (λιγότεροι από τέσσερις), λίγος αριθμός οδηγιών (περίπου 150) και μερικοί τρόποι αντιμετώπισης (λιγότεροι από τέσσερις).

Μειονεκτήματα της αρχιτεκτονικής επεξεργαστή RISC

Με την αύξηση του μήκους των οδηγιών, η πολυπλοκότητα αυξάνεται για την εκτέλεση των επεξεργαστών RISC λόγω του κύκλου χαρακτήρων ανά εντολή.
Η απόδοση των επεξεργαστών RISC εξαρτάται κυρίως από τον μεταγλωττιστή ή τον προγραμματιστή, καθώς η γνώση του μεταγλωττιστή παίζει σημαντικό ρόλο ενώ μετατρέπει τον κώδικα CISC σε έναν κωδικό RISC, επομένως, η ποιότητα του παραγόμενου κώδικα εξαρτάται από τον μεταγλωττιστή.
Ενώ ο επαναπρογραμματισμός του κώδικα CISC σε κώδικα RISC, που ονομάζεται επέκταση κώδικα, θα αυξήσει το μέγεθος. Και, η ποιότητα αυτής της επέκτασης κώδικα θα εξαρτηθεί και πάλι από τον μεταγλωττιστή, καθώς και από το σύνολο οδηγιών του μηχανήματος.
Το πρώτο επίπεδο cache των επεξεργαστών RISC είναι επίσης μειονέκτημα του RISC, στο οποίο αυτοί οι επεξεργαστές έχουν μεγάλες μνήμες cache στο ίδιο το chip. Για τη σίτιση των οδηγιών, απαιτούν πολύ συστήματα γρήγορης μνήμης .

Αρχιτεκτονική CISC (Complex Instruction Set Computer)

Ο κύριος σκοπός της αρχιτεκτονικής του επεξεργαστή CISC είναι η ολοκλήρωση της εργασίας χρησιμοποιώντας μικρότερο αριθμό γραμμών συναρμολόγησης. Για το σκοπό αυτό, ο επεξεργαστής είναι κατασκευασμένος για να εκτελεί μια σειρά λειτουργιών. Η σύνθετη οδηγία ονομάζεται επίσης MULT, η οποία λειτουργεί τράπεζες μνήμης ενός υπολογιστή απευθείας χωρίς να κάνει τον μεταγλωττιστή να εκτελεί λειτουργίες αποθήκευσης και φόρτωσης.

Αρχιτεκτονική CISC

“γιατί ο ενισχυτής μου φυσάει συνεχώς ασφάλειες ”

Χαρακτηριστικά της αρχιτεκτονικής CISC

Για να απλοποιηθεί η αρχιτεκτονική του υπολογιστή, το CISC υποστηρίζει μικροπρογραμματισμό.
Η CISC έχει μεγαλύτερο αριθμό προκαθορισμένων οδηγιών που καθιστούν εύκολο το σχεδιασμό και την εφαρμογή γλωσσών υψηλού επιπέδου.
Το CISC αποτελείται από μικρότερο αριθμό καταχωρητών και μεγαλύτερο αριθμό λειτουργιών διευθύνσεων, γενικά 5 έως 20.
Ο επεξεργαστής CISC απαιτεί ποικίλο χρόνο κύκλου για την εκτέλεση οδηγιών - κύκλους πολλαπλών ρολογιών.
Λόγω του πολύπλοκου συνόλου εντολών του CISC, η τεχνική σωληνώσεων είναι πολύ δύσκολη.
Το CISC αποτελείται από μεγαλύτερο αριθμό οδηγιών, γενικά από 100 έως 250.
Οι ειδικές οδηγίες χρησιμοποιούνται πολύ σπάνια.
Οι τελεστές στη μνήμη χειρίζονται με οδηγίες.

Πλεονεκτήματα της αρχιτεκτονικής CISC

Κάθε εντολή γλώσσας μηχανής ομαδοποιείται σε μια εντολή μικροκώδικα και εκτελείται ανάλογα, και στη συνέχεια αποθηκεύονται ενσωματωμένα στη μνήμη του κύριου επεξεργαστή, που ονομάζεται υλοποίηση μικροκώδικα.
Καθώς η μνήμη μικροκώδικα είναι ταχύτερη από την κύρια μνήμη, το σετ εντολών μικροκώδικα μπορεί να εφαρμοστεί χωρίς σημαντική μείωση ταχύτητας σε σχέση με την εφαρμογή ενσύρματης σύνδεσης.
Ολόκληρο το νέο σετ εντολών μπορεί να αντιμετωπιστεί τροποποιώντας τη σχεδίαση μικρο προγραμμάτων.
CISC, ο αριθμός των οδηγιών που απαιτούνται για την εφαρμογή ενός προγράμματος μπορεί να μειωθεί δημιουργώντας πλούσια σετ οδηγιών και μπορεί επίσης να γίνει για χρήση πιο αργής κύριας μνήμης πιο αποτελεσματικά.
Λόγω του υπερσύνολο των οδηγιών που αποτελείται από όλες τις προηγούμενες οδηγίες, αυτό καθιστά εύκολη την μικροκωδικοποίηση.

Μειονεκτήματα της CISC

Ο χρόνος ρολογιού που λαμβάνεται από διαφορετικές οδηγίες θα είναι διαφορετικός - λόγω αυτού - η απόδοση του μηχανήματος επιβραδύνεται.
Η πολυπλοκότητα του συνόλου εντολών και το υλικό τσιπ αυξάνεται καθώς κάθε νέα έκδοση του επεξεργαστή αποτελείται από ένα υποσύνολο προηγούμενων γενεών.
Μόνο το 20% των υπαρχουσών οδηγιών χρησιμοποιούνται σε ένα τυπικό συμβάν προγραμματισμού, παρόλο που υπάρχουν πολλές εξειδικευμένες οδηγίες που δεν χρησιμοποιούνται ούτε συχνά.
Οι κωδικοί υπό όρους καθορίζονται από τις οδηγίες CISC ως παρενέργεια κάθε εντολής που απαιτεί χρόνο για αυτήν τη ρύθμιση - και, καθώς η επόμενη οδηγία αλλάζει τα bit του κωδικού συνθήκης - έτσι, ο μεταγλωττιστής πρέπει να εξετάσει τα bit του κωδικού συνθήκης πριν συμβεί αυτό.

RISC εναντίον CISC

Οι κύκλοι σπατάλης μπορούν να αποφευχθούν από τον προγραμματιστή αφαιρώντας τον περιττό κώδικα στο RISC, αλλά, ενώ η χρήση του κώδικα CISC οδηγεί σε σπατάλη κύκλων λόγω της αναποτελεσματικότητας του CISC.
Στο RISC, κάθε εντολή προορίζεται να εκτελέσει μια μικρή εργασία έτσι ώστε, για να εκτελεστεί μια σύνθετη εργασία, χρησιμοποιούνται πολλές μικρές εντολές μαζί, ενώ απαιτούνται μόνο λίγες οδηγίες για να κάνουν την ίδια εργασία χρησιμοποιώντας το CISC - καθώς είναι ικανό να εκτελεί πολύπλοκες εργασίες καθώς οι οδηγίες είναι παρόμοιες με έναν κωδικό υψηλής γλώσσας.
Το CISC χρησιμοποιείται συνήθως για υπολογιστές ενώ το RISC χρησιμοποιείται για έξυπνα τηλέφωνα, tablet και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει περισσότερες διαφορές μεταξύ RISC και CISC

RISC εναντίον CISC

Έτσι, αυτό το άρθρο ασχολείται με τα χαρακτηριστικά αρχιτεκτονικής RISC και CISC των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων της αρχιτεκτονικής RISC και CISC των επεξεργαστών RISC και CISC, καθώς και διαφορές μεταξύ των αρχιτεκτονικών RISC και CISC με μια σύντομη ιδέα. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις αρχιτεκτονικές RISC και CISC, δημοσιεύστε τα ερωτήματά σας σχολιάζοντας παρακάτω.

Φωτογραφικές μονάδες: