til kompilyatorlari
deb nomlashdi. Shu
kompilyatorlardan eng soddasi va ko’pincha mashina buyruqlarini ma’lum so’z yoki
qisqartmaga moslashtirib olingani
assembler tili
deb nomlanadi.
Buyruqlar tizimi arxitekturasi klassifikatsiyasi
Zamonaviy dasturlash texnologiyasi yuqori darajadagi tillarga (YuDT) yo’naltirilgan
bo’lib, ularning asosiy maqsadi dasturlash jarayonini yengillashtirishdir. YuDT ga
o’tish jiddiy muammo tug’dirdi: YuDT uchun xos bo’lgan murakkab operatorlar oddiy
mashina operatsiyalaridan sezilarli darajada farq qiladi.
Muammo
semantik uzilish
deb ataladi va uning natijasi dasturning yetarli darajada
samarali bajarilishmasligidir.
Semantik uzilishni bartaraf etish uchun EHM ishlab chiquvchilari uchta
yondashuvdan birini va shunga mos ravishda uchta BTA turidan birini tanlaydilar:
•
buyruqlarning to'liq to'plamiga ega bo'lgan arxitektura: CISC (Complex Instruction
Set Computer);
•
qisqartirilgan buyruqlar to’plami bilan arxitektura: RISC (Reduced Instruction
Set. Computer);
•
juda uzun buyruq so’zlari bilan arxitektura: VLIW (Very Long Instruction Word).
Buyruq formatlari
Buyruqlar formati
– bu buyruqni ichki tuzilish strukturasini aniqlovchi qoida
kelishuvdir.
Buyruq – amal kodi, ushbu amalda qatnashayotgan operanda yoki operandalar
qayerdan olinishi va natija qayerga yozilishi haqidagi axborotlardan iborat bo’ladi.
Buyruq formatlari
Buyruqlar
– operandlar soniga qarab 4 sinfga bo’linadi.
Amal kodi
Amal kodi
Amal kodi
Adres
Amal kodi
Adres1
Adres2
Adres3
Amal kodi
Adres1
Adres2
a)
Adressiz buyruqlar
b)
Bir adresli buyruq
d)
Ikki adresli buyruq
e)
Uch adresli buyruq
Buyruqlar tizimi arxitekturasi
Akkumulyatorli arxitektura
(EDSAC 1950)
Registrli arxitektura
(IBM 360 1964)
Buyruqlarning to'liq to'plamiga ega bo'lgan arxitektura CISC
(VAX, Intel, 1977-1980)
Xotiraga ajratilgan murojaatli arxitektura (CDC6600, Cray, 1963-1976)
Qisqartirilgan buyruqlar to’plamli arxitektura RISC (Mips, Sparc, RS6000 1987)
Qisqartirilgan buyruqlar to’plamli arxitektura RISC (Mips, Sparc, RS6000 1987)
Juda uzun buyruq so’zlari bilan arxitektura
(Itanium, 1990)
Stekli arxitektura
(B5500, B6500, 1963-1966)
Operantsiz buyruqlar to’plamli arxitektura
(Itanium, 1990)
CISC arxitekturasi uchun quyidagilar urinli:
•
protsessorda nisbatan kam miqdordagi umum ishlov registrlarning mavjudligi;
•
ko'p sonli mashina buyruqlari, ularning ba’zilari YuDT murakkab operatorlarini
apparatli amalga oshiradi;
•
operandlarni adreslashning turli-tuman usullari;
•
turli razriyadli buyruq formatlari to’plami;
•
qayta ishlash xotiraga kirish bilan birlashtirilgan buyruqlar mavjudligi.
1980-yillarning o'rtalariga qadar ishlab chiqarilgan deyarli barcha EHMlarni va
hozirda ishlab chiqarilayotgan kompyuterlarning muhim qismini CISC turiga kiritish
mumkin.
Semantik uzilish muammosini hal qilishning bu usuli EHM apparaturasini,
asosan boshqarish qurilmasini murakkablashishiga olib keladi, bu esa EHMning
ishlashiga salbiy ta'sir qiladi.
Olib borilgan izlanishlarga ko’ra, YuDT operatorlariga ekvivalent bo’lgan qo’shimcha
buyruqlar ulishi, dasturlarning umumiy hajmidan 10-20% dan, ba’zi bir murakkab
buyruqlar uchun esa 0,2% dan oshmasligi aniqlandi.
Qo'shimcha buyruqlarni amalga oshirish uchun zarur bo'lgan apparat vositalari hajmi
sezilarli darajada oshadi.
Shunday qilib, murakkab buyruqlarni qo'llab-quvvatlashda mikrodastur xotirasining
hajmi 60 foizga ko'payishi mumkin.
Natijada RISC arxitekturasi paydo bo’ldi.
RISC atamasi birinchi bo'lib 1980 yilda D.Patterson va D. Ditsel tomonidan
qo'llanilgan.
HM buyruqlarining ro'yxatini cheklash g’oyasi, faqat protsessor registrlarida
joylashgan ma'lumotlarda ishlaydigan eng ko'p ishlatiladigan oddiy ko'rsatmalar bilan
amalga oshirishdir.
Xotiraga murojaat qilish maxsus o'qish/yozish buyruqlari yordamida ruxsat beriladi.
Operand manzillarini ko'rsatish usullari va buyruq formatlari soni keskin
kamaytirildi.
Buyruq formatlari sonining kamayishi va ularning oddiyligi, cheklangan miqdordagi
adreslash usullaridan foydalanish, ma'lumotlarni qayta ishlash operatsiyalarini xotiraga
kirish operatsiyalaridan ajratish EHM apparaturasini sezilarli darajada soddalashtirishi
va ularning tezligini oshirishga imkon berdi.
Oddiy, ammo tezkor RISC-buyruqlarining ketma-ketligi yordamida murakkab
buyruqlarni amalga oshirish, CISC arxitekturasidagi murakkab buyruqlarning apparat
versiyasidan samarali emasligini ko’rsatdi.
RISC-arxitekturasi elementlari birinchi bo'lib Cray Research kompaniyasining CDC
6600 hisoblash mashinalari va superEHMlarida paydo bo'ldi.
RISC-arxitekturasi zamonaviy EHMlarda muvaffaqiyatli amalga oshirilmoqda,
masalan, DEC firmasining Alpha protsessorlarida, Hewlett-Packard firmasining PA
seriyasida, PowerPC oilasida va boshqalarda.
Shuni esda tutingki, Intel va AMD firmalarining so'nggi mikroprotsessorlarida
RISC-arxitekturasiga xos g'oyalar keng qo'llanilmoqda, shuning uchun CISC va RISC
o'rtasidagi ko'pgina farqlar asta-sekinlik bilan yo’qolib bormoqda.
CISC- va RISC-arxitekturalaridan tashqari yana bitta turdagi – juda uzun so’zli
buyruqlar (VLIW) arxitekturasi ham mavjud.
VLIW kontseptsiyasi RISC-arxitekturasiga asoslangan bo'lib, bu yerda bir nechta
oddiy RISC-buyruqlari bitta eng uzun buyruqqa birlashtiriladi va parallel ravishda
bajariladi.
VLIW arxitekturasi RISCdan, nisbatan kam farq qiladi. Faqatgina hisoblashlarning
qo'shimcha parallellik darajasi paydo bo'ldi, shuning uchun VLIW arxitekturasini
kompyuterlarga emas, balki hisoblash tizimlariga murojaat qilish mantiqan to'g'ri
keladi.
Faqat maxsus Faqat maxsus buyruqlar
bilan
buyruqlar
bilan
bajariladi
bajariladi
Operandlarni saqlash joyiga qarab klassifikatsiyalash
Bo’yruqlar
tizimi arxitekturasi ko’rinishi quyidagilarga bo’linadi:
•
stekli;
•
akkumulyatorli;
•
registrli;
•
xotiraga ajratilgan murojaatli.
Aniq arxitekturani tanlash bir qator fikrlarga bog’liq:
•
buyruqlarning bir qismi nechta adreslarni o’z ichiga oladi;
•
bu so’zlarning uzunligi qancha bo’ladi;
•
operandlarga murojaat qanchalik oson bo’ladi;
|
