Udvidet instruktions mikroprocessor

En mikroprocessor med et udvidet instruktions sæt (på engelsk complex instruction set computer ( CISC )) betegner en mikroprocessor med et sæt instruktioner omfattende et meget stort antal instruktioner blandet med komplekse adresseringstilstande .

Den CISC arkitektur er imod RISC -arkitektur ( R educed jeg nstruction- S og C omputer ), som tværtimod begrænser dens instruktioner til det væsentlige med henblik på at reducere mængden af transistorer.

Historie

Den første mikroprocessor er Intel 8008 , med 8-bit arkitektur, der blev udgivet i 1972. Intel blev derefter frigivet i 1974, 8080 , stadig 8-bit, hvis samlesprog er forskelligt fra 8008, men lægger grundlaget for x86 montør. Derefter vises forskellige konkurrerende processorer, også af CISC-arkitektur, såsom MOS Technology 6502 (1975) eller Zilog Z80 (1976), som udstyre størstedelen af mikrocomputere i begyndelsen af 1980'erne .

Den Intel 8086 , udgivet i 1978, er den første x86-processor, med en 16-bit arkitektur. Den flydende komma beregningsenhed (FPU) derefter ikke inkluderet i mikroprocessoren i disse serier. det er et separat og valgfrit integreret kredsløb . Den 8087 er den første aritmetiske processor i Intels 16-bit processorer. De 16 / 32-  bit processorer (16-bit adressering, 32-bit registre) af Motorola 68000 , der blev udgivet i 1979, er 68881 og dens efterfølgere.

På al computerhardware er opstartssystemet til komponenter indeholdt i en EEPROM (kaldet BIOS på IBM / pc'er og kompatibel, udstyret med 16-bit x86-processorer og derover). Den compiler er ansvarlig for at konvertere alle instruktioner skrevet i kildesprog ( Fortran , Cobol ,  osv ) i maskine sprog , som kunne kræve tusindvis af linjer kode og komplekse compilere, med computere med meget lidt RAM , snarere langsomme enheder ( perforeret bånd , hulkort , magnetbånd ,  etc. ) og / eller af begrænset kapacitet ( magnetisk tromle , harddisk ,  etc. ).

Med udviklingen af ​​mikroprocessorers graveringsfunktioner har disse udviklet sig til at dække flere og flere instruktioner, der bruges i programmeringssprog. Dette kan ofte omfatte:

• Adgang til perifert udstyr (indlæsning af systemet i RAM + læsning / skrivning af data);
• Grænsefladen mand-maskine (tastatur, skærm, magnetstrimmel  osv. );
• Alle de grundlæggende beregninger, men også:
  • de flydende tal, der anvendes i videnskabelige beregninger (til forskellige formål, matematik, fysik, statistik, økonomi  osv. );
  • Beregningen af trigonometriske funktioner , der blandt andet anvendes i matematik;
  • Beregningen af økonomiske funktioner , der blandt andet anvendes til statistikker (gennemsnit, standardafvigelse  osv. ).
  • etc.

Fordele

• Kodens hukommelsesaftryk er meget tættere (en faktor på to mellem ARM-tommelfingeren og x86), hvilket er nyttigt til at minimere størrelsen på instruktionscachen.
• Mulighed for firmware , derfor at rette instruktionssættet (dette kan være nyttigt til at rette fejl).
• Tillader brug af meget komplekse instruktioner, hvilket gør compilers opgave mere kompleks. Derudover tager disse instruktioner på grund af deres mikrokode flere urcyklusser og er derfor langsommere end hardwired-instruktioner. Når du programmerer i assembler , er det vigtigt at kende den tid, det tager for hver instruktion til optimering.

SIMD - instruktioner (enkelt instruktion, flere data) er ikke specifikke for CISC, disse instruktioner optrådte også først på RISC- arkitekturer dedikeret til beregning, i hvad der kaldes en vektorprocessor , der især blev brugt på Cray-1 supercomputer i 1976. Disse er enkle instruktioner (addition, subtraktion, multiplikation), der administreres parallelt på flere data for at fremskynde lineære algebra- beregninger , grundlæggende i numerisk analyse . De er meget paralleliserbare og tager normalt kun en urcyklus. I 1990'erne inkorporerede forbrugerprocessorer såsom Intels CISC'er ( MMX , derefter SSE ) eller PowerPC's RISC'er ( AltiVec ) mere begrænsede SIMD'er end vektorprocessorer. Tillader behandling på vektorer indlæst i processorregistrene. Mens det er tilfældet med vektorprocessorer, som de er til stede på RISC-processorer, som f.eks. Cell , afledt af IBM POWER- arkitekturen eller udvidelsen V af RISC-V , er princippet om Cray taget enklere men mere effektivt, indlæses registrerer adressen på en vektortabel såvel som dens størrelse og udfører derefter en vektorinstruktion, der vil krydse hele tabellen.

Standardindstillinger

• Mikroprocessoren er mere kompliceret at accelerere (problem med at pipelinere udførelsesmotoren).
• Processoren er generelt mere kompleks end en RISC-processor.
• Kompilatorer har svært ved at generere komplekse instruktioner.
• Nogle komplekse instruktioner udføres over flere urcyklusser, hvis antal kan afhænge af argumenterne. Det er vanskeligt at forudsige varigheden af ​​nogle beregninger, hvilket kan føre til synkroniseringsproblemer.
• Disse elementer gør det nødvendigt at multiplicere antallet af transistorer i chippen, hvilket gør det dyrere og giver det mindre energieffektivitet.

Processor af denne familie

Denne familie inkluderer forskellige typer processorer, arkitekturer, der hovedsagelig stammer fra årene 1970 til 1990  :

• 8-bit processorer frigivet i slutningen af ​​1970'erne MOS Technology 6502 , Zilog Z80 , Intel 8080 eller Motorola 6800  ;
• 16/32 derefter 32-bit 680x0 processor , som derefter skifter til 32-bit PowerPC RISC arkitektur  ;
• De 16 derefter 32-bit x86- processorer , som derefter skifter til den kompatible arkitektur og stadig CISC, men i 64 bits, AMD64 og Intel 64 , (sidstnævnte har ikke haft succes, alt sammen som 32-bit RISC-processorer fra Intel i860 og i960 , fordi det er uforeneligt med CISC-arkitekturen);
• De S390 og S390x (for IBM mainframes ), som derefter udvikler den 64-bit POWER RISC-arkitektur  ;
• Den VAX af December , som derefter overgår til arkitektur RISC 64-bit december Alpha

Noter og referencer

Bemærkninger

Referencer

1. se: Sammenligning CISC / RISC , irif.fr, adgang 20. september 2020

Tillæg

Relaterede artikler

• Mikroprocessor
• Sæt med instruktioner