Mavzu. Buyruqlar tizimi arxitekturasi

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 buyruq so’zli (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 hisoblash mashinalariga emas, balki hisoblash tizimlariga yo’naltirilganligi mantiqan to'g'ri keladi.