Организация процессоров

Кроме того, исследования показали, что производители компиляторов и просто программисты не используют многие сложные инструкции, предпочитая использовать последовательность коротких. Разработчики подошли к концепции более простого и технологичного процессора с некоторым откатом назад – к простым и коротким инструкциям. С конца 70-х до середины 80-х годов появляются проекты таких процессоров Стэндфордского университета и университета Беркли (Калифорния) – MIPS и RISC. В основу архитектуры RISC (от Reduced Instruction Set Computer – компьютер с сокращенным набором команд) положены, в частности, принципы отказа от сложных и многофункциональных команд, уменьшения их количества, а также концентрация на обработку всей информации преимущественно на кристалле процессора с минимальными обращениями к памяти.
Основные особенности архитектуры RISC: 1.
Уменьшение числа команд (до 30-40). 2.
Упрощение и унификация форматов команд. 3.
В системе команд преобладают короткие инструкции (например, часто в СК отсутствуют умножения). 4.
Отказ от команд типа память-память (например, MOVSB в x86). 5.
Работа с памятью сводится к загрузке и сохранению регистров (поэтому другое название RISC - Load-Store Architecture - архитектура типа «загрузка-сохранение»). 6.
Преимущественно реализуются 3-х адресные команды, например :

add r1, r2, r3 – сложить r2 с r3 и поместить результат в r1. 7.
Большой регистровый файл - до 32-64 РОН. 8.
Предпочтение отдается жесткой логике управления. Преимущества архитектуры RISC: 1.
Облегчается конвейерная, суперскалярная и другие виды параллельной обработки, планирование загрузки, предвыборка, переупорядочивание и т.д. 2.
Более эффективно используется площадь кристалла (больше памяти – РОН, кэш). 3.
Быстрее выполняется декодирование и исполнение команд – соответственно, выше тактовая частота. Примерами семейств процессоров с RISC-архитектурой могут служить DEC Alpha , SGI MIPS, Sun SPARC и другие.