5. Cisc и risc-архитектуры микропроцессоров.

Компьютеры с CISC (Complex Instruction Set Computer) архитектурой имеют комплексную (полную) систему команд, под управлением которой выполняются всевозможные операции типа «память – память», «память – регистр», «регистр – память», «регистр – регистр».

CISC‑архитектура	RISC-архитектура
Переменная длина команд (от 1 до 13 байт);	Постоянная длина команд
Большое число команд (более 200);	Сокращенное число команд
Наличие сложных команд и многотактность их выполнения;	Большинство команд выполняется за один машинный такт; Большое число регистров внутренней памяти процессора.
Значительное число способов адресации и форматов команд	Небольшое количество способов адресации и форматов команд
Наличие микропрограммного управления для сложных команд.	Для простых команд нет необходимости в использовании микропрограммного управления

Компьютеры с RISC (Reduced Instruction Set Computer) архитектурой содержат набор простых, часто употребляемых в программах команд. Основными являются операции типа «регистр – регистр».

Одним из важных преимуществ RISC-архитектуры является высокая скорость арифметических вычислений. А в сочетании с высокой точностью вычислений обеспечивает RISC-процессорам лидерство по быстродействию в сравнении с CISC-процессорами.

Другой особенностью является комплекс средств, обеспечивающих безостановочную работу арифметических устройств: механизм динамического прогнозирования ветвлений, большое количество оперативных регистров, многоуровневая встроенная кэш-память.

Организация регистровой структуры – основное достоинство и основная проблема RISC. Практически любая реализация RISC-архитектуры использует трехместные операции обработки, в которых результат и два операнда имеют самостоятельную адресацию – R1 : = R2, R3. Это позволяет без существенных затрат времени выбрать операнды из адресуемых оперативных регистров и записать в регистр результат операции. Кроме того, трехместные операции дают компилятору большую гибкость по сравнению с типовыми двухместными операциями формата "регистр – память" архитектуры CISC. В сочетании с быстродействующей арифметикой RISC-операции типа "регистр – регистр" становятся очень мощным средством повышения производительности процессора.

6. Vliw-архитектура компьютера и epic-концепция.

7. Simd-архитектура. Способы её реализации.

SIMD (Single Instruction Multiple Data) – архитектура, подразумевающая параллельную обработку данных.

Способы реализации:

1. Матричная структура процессора

Множество процессоров исполняет одну и ту же команду над всеми элементами матрицы, объединенных коммутатором.

2. Векторно-конвейерная структура процессора

Процессор содержит конвейер операций, на котором обрабатываются параллельно элементы векторов и полученные результаты последовательно записываются в единую память.

Потребность в коммутаторе, использующимся в матричных процессорах, отпадает.

3. Технология MMX

Технология SIMD – один из примеров реализации SIMD архитектуры. Она разработана для ускорения выполнения мультимедийных и коммуникационных программ.

Команды MMX выполняют одну и ту же функцию с различными частями данных, например: 8 байт графических данных передаются процессору как одно упакованное 64-х разрядное число и обрабатываются одной командой.

4. Потоковые SIMD расширения (SSE – Streaming SIMD Extensions)

Это следующий шаг на пути развития SIMD-архитектуры.

SSE реализуют новые SIMD-инструкции, оперирующие с 128-битными регистрами, каждый из которых может хранить несколько упакованных целочисленных и вещественных данных.

Таким образом, выполняя операцию над содержимым сразу двух регистров под управлением команды SSE, процессор может обработать несколько пар операндов одновременно.

(Ранее тоже самое было сделано фирмой AMD – расширение 3D Now!).