Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Типовой 4-х ступенчатый конвейер; цветные квадраты представляют инструкции, независимые друг от друга

Компьютер с минимальным набором команд ( MISC ) представляет собой архитектуру центрального процессора (ЦП), обычно в форме микропроцессора , с очень небольшим количеством основных операций и соответствующих кодов операций , вместе образующих набор команд . Такие наборы обычно основаны на стеке, а не на регистрах, чтобы уменьшить размер спецификаторов операндов .

Такая архитектура стековой машины по своей сути проще, поскольку все инструкции работают с самыми верхними записями стека.

Одним из результатов архитектуры стека является общий меньший набор инструкций, позволяющий использовать меньший и более быстрый блок декодирования инструкций с более быстрой работой отдельных инструкций в целом.

Отдельно от определения стека архитектуры MISC, архитектура MISC определяется количеством поддерживаемых инструкций.

  • Обычно компьютер с минимальным набором команд рассматривается как имеющий 32 или меньше инструкций [1] [2] [3] [4], где инструкции типов NOP, RESET и CPUID обычно не учитываются консенсусом из-за их фундаментальной природы.
  • 32 инструкции рассматриваются как максимально допустимое количество инструкций для MISC, хотя 16 или 8 инструкций ближе к тому, что подразумевается под «минимальными инструкциями».
  • MISC CPU не может иметь нулевых инструкций, поскольку это компьютер с нулевым набором инструкций .
  • MISC CPU не может иметь одну инструкцию, так как это компьютер с одним набором инструкций [5]
  • Реализованные инструкции ЦП по умолчанию не должны поддерживать широкий набор входных данных, поэтому обычно это означает 8-разрядный или 16-разрядный ЦП.
  • Если ЦП имеет бит NX , он, скорее всего, будет рассматриваться как компьютер со сложным набором команд (CISC) или компьютер с сокращенным набором команд (RISC).
  • Микросхемы MISC обычно не имеют какой-либо аппаратной защиты памяти, если только нет особых причин для использования этой функции.
  • Если ЦП имеет подсистему микрокода , это исключает его из числа MISC.
  • Единственный режим адресации, который считается приемлемым для ЦП MISC, - это загрузка / сохранение , такой же, как и для ЦП компьютера с сокращенным набором команд (RISC).
  • Процессоры MISC обычно могут иметь от 64 КБ до 4 ГБ доступной адресуемой памяти, но большинство проектов MISC имеют размер менее 1 мегабайта.

Кроме того, конвейеры команд MISC, как правило, очень просты. Конвейеры команд , прогнозирование ветвлений , выполнение вне очереди , переименование регистров и спекулятивное выполнение в целом исключают классификацию ЦП как архитектуру MISC.

История [ править ]

Некоторые из первых цифровых компьютеров, оснащенных наборами инструкций, по современному определению были компьютерами с минимальным набором инструкций.

Среди этих различных компьютеров только ILLIAC и ORDVAC имели совместимые наборы команд.

  • Manchester Baby ( Манчестерский университет, Англия) произвел свой первый успешный запуск сохраненной программы 21 июня 1948 года.
  • Электронный автоматический калькулятор с памятью задержки (EDSAC, Кембриджский университет , Англия) был первым практическим электронным компьютером с хранимой программой (май 1949 г.)
  • Manchester Mark 1 ( Манчестерский университет Виктории , Англия), созданный с детства (июнь 1949 г.)
  • Автоматический компьютер Содружества научных и промышленных исследований ( CSIRAC , Совет по научным и промышленным исследованиям ), Австралия (ноябрь 1949 г.)
  • Электронный дискретно-переменный автоматический компьютер ( EDVAC , лаборатория баллистических исследований , вычислительная лаборатория Абердинского испытательного полигона, 1951 г.)
  • Автоматический компьютер с дискретными переменными боеприпасов ( ORDVAC , Университет Иллинойса в Урбане-Шампейн ) на Абердинском полигоне, штат Мэриленд (завершен в ноябре 1951 г.) [6]
  • Машина IAS в Принстонском университете (январь 1952 г.)
  • МАНИАК I в Лос-Аламосской научной лаборатории (март 1952 г.)
  • МЭСМ провела свой первый пробный пуск в Киеве 6 ноября 1950 г.
  • Автоматический компьютер штата Иллинойс ( ILLIAC ) в Университете штата Иллинойс (сентябрь 1952 г.)

Ранние компьютеры с хранимой программой [ править ]

  • IBM SSEC имел возможность рассматривать инструкции как данные, и был публично продемонстрирован на 27 января 1948 г. Этой способность Утверждались в патенте США выданного 28 апреля 1953 года [7] Тем не менее, это было частично электромеханическим, не полностью электронным. На практике инструкции считывались с бумажной ленты из-за ее ограниченной памяти. [8]
  • Манчестер Ребенок , в Университете Виктории в Манчестере , был первым полностью электронный компьютер , чтобы запустить сохраненную программу. 21 июня 1948 г. он запустил программу факторинга в течение 52 минут после выполнения программы простого деления и программы, показывающей, что два числа являются относительно простыми .
  • Электронный числовой интегратор и компьютер ( ENIAC ) был модифицирован для работы в качестве примитивного компьютера с хранимой программой только для чтения (с использованием таблиц функций для программного запоминающего устройства (ПЗУ)) и был продемонстрирован как таковой 16 сентября 1948 г. программа Адель Голдстайн для фон Неймана.
  • Двоичный автоматический компьютер ( BINAC ) запускал несколько тестовых программ в феврале, марте и апреле 1949 года, но не был завершен до сентября 1949 года.
  • Манчестер Mark 1 разработана в рамках проекта Baby. Промежуточная версия Mark 1 была доступна для запуска программ в апреле 1949 года, но не была завершена до октября 1949 года.
  • Электронная Задержка хранения Автоматический калькулятор (EDSAC) провел свою первую программу на 6 мая 1949 года.
  • Электронный дискретно-переменный автоматический компьютер ( EDVAC ) был поставлен в августе 1949 года, но у него были проблемы, которые не позволяли ввести его в регулярную эксплуатацию до 1951 года.
  • Автоматический компьютер Содружества научных и промышленных исследований ( CSIRAC , ранее CSIR Mk I) запустил свою первую программу в ноябре 1949 года.
  • Стандартный восточный автоматический компьютер ( SEAC ) был продемонстрирован в апреле 1950 года.
  • Pilot ACE провел свою первую программу на 10 мая 1950 года и был продемонстрирован в декабре 1950 года .
  • Стандарты Western Automatic Computer ( SWAC ) были завершены в июле 1950 года.
  • Вихрь был завершен в декабре 1950 года и был в реальных условиях эксплуатации в апреле 1951 года.
  • Первый ERA Atlas (позже коммерческий ERA 1101 / UNIVAC 1101) был установлен в декабре 1950 года.

Слабые стороны дизайна [ править ]

Недостатком MISC является то, что инструкции имеют тенденцию иметь более последовательные зависимости, что снижает общий параллелизм на уровне инструкций .

Архитектура MISC имеет много общего с некоторыми особенностями некоторых языков программирования, такими как использование стека Форт и виртуальная машина Java . Оба они слабы в обеспечении полного параллелизма на уровне инструкций .

Известные процессоры [ править ]

Вероятно, наиболее коммерчески успешной MISC была оригинальная транспьютерная архитектура INMOS , в которой не было блока с плавающей запятой . Однако многие 8-битные микроконтроллеры для встраиваемых компьютерных приложений квалифицируются как MISC.

Каждый космический аппарат STEREO включает в себя два процессора P24 MISC и два процессора CPU24 MISC. [9] [10]

См. Также [ править ]

  • Компьютер со сложной системой команд
  • Компьютер с сокращенным набором команд

Ссылки [ править ]

  1. ^ Тинг, Чен-хансон; Мур, Чарльз Х. (1995). «MuP21: высокопроизводительный процессор MISC» . UltraTechnology . Offete Enterprises, Inc.
  2. ^ Патент 5481743A США , Бакстер, Michael A., «Минимальный набор инструкций компьютерной архитектуры и множественный метод выполнения команд», опубликованный 1996-01-02, выданный 1996-01-02, назначен Apple Inc. 
  3. ^ Бакстер, Майкл А. (1993). «Архитектура компьютера с минимальным набором команд и метод выдачи множественных инструкций» . Google .
  4. ^ Халверсон, Ричард, младший; Лью, Искусство (1995). «Компьютер с минимальным набором команд на основе ПЛИС» . CiteSeerX . Государственный университет Пенсильвании. п. 23.
  5. ^ Kong, JH; Ang, L.-M .; Сенг, К.П. "Процессор AES с минимальным набором команд с использованием Гарвардской архитектуры". 2010. DOI : 10,1109 / ICCSIT.2010.5564522
  6. ^ Робертсон, Джеймс Э. (1955). Illiac Design Techniques: номер отчета UIUCDCS-R-1955-146 (Отчет). Урбана-Шампейн , Иллинойс: Лаборатория цифровых компьютеров, Иллинойсский университет в Урбане-Шампейне.
  7. ^ Патент США 2636672 , Hamilton, Francis E .; Хьюз, Эрнест С. мл. И Роули, Рассел А. и др., "Электронный калькулятор выборочной последовательности", выпущенный 28 апреля 1953 г., передан IBM 
  8. ^ Грош, Герберт RJ (1991). Компьютер: кусочки жизни . Книги третьего тысячелетия. ISBN 978-0-8873-3085-8.
  9. ^ Mewaldt, RA; Коэн, CMS; Повар, WR; Каммингс, AC; и другие. Низкоэнергетический телескоп (LET) и центральная электроника SEP для миссии STEREO (PDF) (Отчет).
  10. Перейти ↑ Russell, CT (2008). Миссия СТЕРЕО (Отчет).

Внешние ссылки [ править ]

  • Конструкции микросхем Forth MISC
  • seaForth-24 - новейший многоядерный процессор MISC, разработанный Чарльзом Х. Муром.
  • Green Arrays - новейшая разработка MISC для многоядерных процессоров от Чарльза Х. Мура