WikiDer > Компьютер с минимальным набором команд

Minimal instruction set computer
Типовой 4-х ступенчатый конвейер; цветные прямоугольники представляют собой инструкции, независимые друг от друга

Компьютер с минимальным набором команд (РАЗНОЕ) это центральное процессорное устройство (CPU), обычно в виде микропроцессор, с очень небольшим количеством основных операций и соответствующих коды операцийвместе образуют Набор инструкций. Такие наборы обычно на основе стека скорее, чем регистровый уменьшить размер операнд спецификаторы.

Такой штабелеукладчик архитектура по своей сути проще, поскольку все инструкции работают с самыми верхними записями стека.

Одним из результатов архитектуры стека является общий меньший набор инструкций, позволяющий использовать меньший и более быстрый блок декодирования инструкций с более быстрой работой отдельных инструкций.

Отдельно от определения стека архитектуры MISC, архитектура MISC определяется количеством поддерживаемых инструкций.

  • Обычно считается, что компьютер с минимальным набором команд имеет 32 или меньше инструкций,[1][2][3][4] где NOP, RESET и CPUID инструкции типа обычно не учитываются консенсусом из-за их фундаментального характера.
  • 32 инструкции рассматриваются как максимально допустимое количество инструкций для MISC, хотя 16 или 8 инструкций ближе к тому, что подразумевается под "минимальными инструкциями".
  • MISC CPU не может иметь нулевых инструкций, так как это компьютер с нулевым набором команд.
  • MISC CPU не может иметь одну инструкцию, так как это один компьютер с набором команд[5]
  • Реализованные инструкции ЦП по умолчанию не должны поддерживать широкий набор входов, поэтому обычно это означает 8-разрядный или 16-разрядный ЦП.
  • Если у ЦП есть Бит NX, его с большей вероятностью будут рассматривать как компьютер со сложной системой команд (CISC) или компьютер с сокращенным набором команд (RISC).
  • Микросхемы MISC обычно не имеют какой-либо аппаратной защиты памяти, если нет особых причин для использования этой функции.
  • Если у ЦП есть микрокод подсистема, что исключает ее из MISC.
  • Единственный режим адресации считается приемлемым для ЦП MISC иметь загрузить / хранить, как и для компьютер с сокращенным набором команд (RISC) процессоры.
  • MISC CPU обычно могут иметь от 64 КБ до 4 ГБ доступной адресуемой памяти, но большинство проектов MISC имеют размер менее 1 мегабайта.

Кроме того, конвейеры команд MISC, как правило, очень просты. Инструкционные конвейеры, предсказание ветвления, внеочередное исполнение, зарегистрировать переименование, и спекулятивное исполнение в целом исключают ЦП из категории MISC-архитектуры.

История

Некоторые из первых цифровых компьютеров, оснащенных наборами команд, по современному определению были компьютерами с минимальным набором команд.

Среди этих различных компьютеров только ILLIAC и ORDVAC имели совместимые наборы команд.

Ранние компьютеры с хранимой программой

  • В IBM SSEC обладал способностью обрабатывать инструкции как данные и был публично продемонстрирован 27 января 1948 года. Эта способность была заявлена ​​в патенте США, выданном 28 апреля 1953 года.[7] Однако он был частично электромеханическим, а не полностью электронным. На практике инструкции считывались с бумажной ленты из-за ее ограниченной памяти.[8]
  • В Манчестер Бэби, посредством Университет Виктории в Манчестере, был первым полностью электронным компьютером, на котором была запущена хранимая программа. 21 июня 1948 г. он запустил программу факторинга в течение 52 минут после выполнения программы простого деления и программы, показывающей, что два числа относительно простой.
  • Электронный числовой интегратор и компьютер (ENIAC) был изменен для работы в качестве простого компьютера с хранимой программой только для чтения (с использованием таблиц функций для программы только для чтения памяти (ROM) и был продемонстрирован как таковой 16 сентября 1948 г., запустив программу Адель Голдстайн для фон Неймана.
  • Двоичный автоматический компьютер (БИНАК) выполнила несколько программ испытаний в феврале, марте и апреле 1949 г., но не была завершена до сентября 1949 г.
  • В Манчестер Марк 1 разработан на основе проекта Baby. Промежуточная версия Mark 1 была доступна для запуска программ в апреле 1949 года, но не была завершена до октября 1949 года.
  • В Электронный автоматический калькулятор запоминания задержки (EDSAC) запустил свою первую программу 6 мая 1949 года.
  • Электронный автоматический компьютер с дискретной переменной (EDVAC) был доставлен в августе 1949 года, но имел проблемы, которые не позволяли ввести его в штатную эксплуатацию до 1951 года.
  • Автоматический компьютер Содружества научных и промышленных исследований (CSIRAC, ранее CSIR Mk I) выполнила свою первую программу в ноябре 1949 года.
  • Стандарты Восточного автоматического компьютера (SEAC) был продемонстрирован в апреле 1950 года.
  • В Пилотный ACE запустил свою первую программу 10 мая 1950 года и был продемонстрирован в декабре 1950 года.
  • Стандарты Western Automatic Computer (SWAC) был завершен в июле 1950 года.
  • В Вихрь был завершен в декабре 1950 г. и находился в эксплуатации в апреле 1951 г.
  • Первый Атлас ЭРА (позже коммерческий ERA 1101 / UNIVAC 1101) был установлен в декабре 1950 года.

Слабые стороны дизайна

Недостатком MISC является то, что инструкции, как правило, имеют более последовательные зависимости, что снижает общее параллелизм на уровне инструкций.

Архитектуры MISC имеют много общего с некоторыми особенностями некоторых языки программирования Такие как Четвертыйиспользование стека, а Виртуальная машина Java. Оба слабы в обеспечении полного параллелизм на уровне инструкций.

Известные процессоры

Вероятно, самым коммерчески успешным MISC был оригинальный INMOS. транспьютер архитектура, в которой не было блок с плавающей запятой. Однако многие 8 бит микроконтроллерыдля встраиваемых компьютерных приложений квалифицируются как MISC.

Каждый СТЕРЕО космический корабль включает два процессора MISC P24 и два процессора CPU24 MISC.[9][10]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Тинг, Чен-хансон; Мур, Чарльз Х. (1995). «MuP21: высокопроизводительный MISC-процессор». UltraTechnology. Offete Enterprises, Inc.
  2. ^ Патент США 5481743A, Бакстер, Майкл А., "Архитектура компьютера с минимальным набором команд и метод выдачи множественных инструкций", опубликовано 02 января 1996 г., выпущено 02 января 1996 г., передано Apple Inc. 
  3. ^ Бакстер, Майкл А. (1993). «Архитектура компьютера с минимальным набором команд и метод выдачи нескольких команд». Google.
  4. ^ Халверсон, Ричард младший; Лью, Искусство (1995). «Компьютер с минимальным набором команд на основе ПЛИС». CiteSeerX. Государственный университет Пенсильвании. п. 23.
  5. ^ Kong, J.H .; Ang, L.-M .; Сенг, К.П. «Процессор AES с минимальным набором команд с использованием архитектуры Гарварда» .2010.Дои:10.1109 / ICCSIT.2010.5564522
  6. ^ Робертсон, Джеймс Э. (1955). Illiac Design Techniques: номер отчета UIUCDCS-R-1955-146 (Отчет). Урбана – Шампейн, Иллинойс: Лаборатория цифровых компьютеров, Иллинойский университет в Урбане-Шампейн.
  7. ^ Патент США 2636672, Гамильтон, Фрэнсис Э .; Хьюз, Эрнест С. Младший и Роули, Рассел А. и др., "Электронный калькулятор выборочной последовательности", выпущенный 28 апреля 1953 года, переданный IBM 
  8. ^ Грош, Герберт Р.Дж. (1991). Компьютер: кусочки жизни. Книги третьего тысячелетия. ISBN 978-0-8873-3085-8.
  9. ^ Mewaldt, R.A .; Cohen, C.M.S .; Cook, W. R .; Cummings, A.C .; и другие. Низкоэнергетический телескоп (LET) и центральная электроника SEP для миссии STEREO (PDF) (Отчет).
  10. ^ Рассел, К. (2008). Миссия STEREO (Отчет).

внешняя ссылка