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 ]
- ^ Тинг, Чен-хансон; Мур, Чарльз Х. (1995). «MuP21: высокопроизводительный процессор MISC» . UltraTechnology . Offete Enterprises, Inc.
- ^ 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.
- ^ Бакстер, Майкл А. (1993). «Архитектура компьютера с минимальным набором команд и метод выдачи множественных инструкций» . Google .
- ^ Халверсон, Ричард, младший; Лью, Искусство (1995). «Компьютер с минимальным набором команд на основе ПЛИС» . CiteSeerX . Государственный университет Пенсильвании. п. 23.
- ^ 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
- ^ 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.
- ^ 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
- ^ Грош, Герберт RJ (1991). Компьютер: кусочки жизни . Книги третьего тысячелетия. ISBN 978-0-8873-3085-8.
- ^ Mewaldt, RA; Коэн, CMS; Повар, WR; Каммингс, AC; и другие. Низкоэнергетический телескоп (LET) и центральная электроника SEP для миссии STEREO (PDF) (Отчет).
- 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