Системы RISC и CISC

Центральный процессор выполняет каждую команду в соответствии с алгоритмом, включающим следующую последовательность шагов:

1. Вызов следующей команды из памяти и перенос ее в регистр команд,

2. Изменение положения счетчика команд, который после этого указывает на следующую команду,

3. Определение типа вызванной команды,

4. Если команда использует слово из памяти, определение адреса этого слова,

5. Считывание содержимое слова в регистр центрального процессора.

6. Выполнение команды,

7. Переход к шагу 1, чтобы начать выполнение следующей команды.

Такая последовательность шагов (выборка— декодирование— выполнение)является основой работы всех компьютеров.

Алгоритм работы центрального процессора всегда можно представить в виде про­граммы. А это

означает, что программа не обязательно должна выпол­няться реальным процессором (устройством).

Такой алгоритм может реализовываться некоторой программой, выполняемой на другом процессоре. Та­кая программа называется интерпретатором (интерпретация – перевод на другой язык)

Интерпретатор реализует команды процессора с помощью более мелкие элементарных микрокоманд другого процессора.

В резуль­тате машина, предназначенная для выполнения интерпретатора, может быть го­раздо проще и дешевле, чем процессор, выполняющий программы без интерпретации (на аппаратном уровне).

Это важно при большом количестве сложных команд с различными параметрами.

Первые компьютеры поддерживали небольшое количество простых команд. Более мощные компьютеры имеют сложные в реализации команды. (Например: выполнение операций с плавающей точкой, обеспечение прямого доступа к элементам массива и т. п.)

При наличии сложных команд программы выполняются быстрее, хотя выполнение каждой отдельной команды занимает больше времени.

Если обнаруживалось, что пара тех или иных команд часто выполняется после­довательно, вводилась новая команда, заменяющая эти две.

Таким образом, у дорогих компью­теров было гораздо больше команд, чем у дешевых.

Требования совместимости программ привело к тому, что сложные команды стали использоваться и в дешевых компьютерах. Характеристикой такой совместимости является понятие архитектура команд процессора.

Семейство компьютеров, отличающихся производительностью и стоимостью, но имеющих единую архитектуру команд, должны обеспечивать выполнение одних и тех же программ.

Способом обеспечения такого свойства стала интерпретация.

Пример. Архитектура System/360 (IBM) — семейство совместимых компьютеров, различающихся по цене и производительности. Аппаратное обес­печение, позволяющее работать без интерпретации, использовалось только в са­мых дорогих моделях.

Метод интерпретации имеет следующие достоинства:

• возможность исправлять неправильно выполненные команды или даже ком­пенсировать ошибки аппаратного обеспечения;
• возможность добавлять новые команды при минимальных затратах, при­чем при необходимости уже после покупки компьютера;
• возможность (благодаря структурированной организации) разработки, про­верки и документирования сложных команд.

Широкое применение подхода интерпретации привело к появлению понятия RISC - архитектура (Reduced Instruction Set Computer — компьютер с сокращенным набором команд)Такие ЭВМимели около 50 быстрых команд.

Архитектура ЭВМ использующая только аппаратное выполнение команд процессором получила наименование CISC (Complex Instruction Set Compu­ter — компьютер с полным набором команд). (200-300 команд)