Mikroprosessorun arxitekturası

Mikroprosessorun arxitekturası onun bir neçə xüsusiyyəti ilə təyin edilir. Bunlardan başlıcası təlimat sistemini təşkil edən təlimatların (əmrlərin) xüsusiyyəti və onların icra mexanizmi ilə bağlıdır. Mikroprosessorların əsasən iki tip arxitekturası mövcuddur:

• RISC arxitekturası
• CISC arxitekturası

RISC (Reduced Instruction Set Computer- sadələşdirilmiş təlimat sisteminə malik kompüter) arxitekturası ilk dəfə 1979-cu ildə IBM801 mini-kompüterində gerçəkləşdirildi. Bu arxitektura üç əsas prinsipə söykənir:

• sistemin mükəmməl kompilyator vasitəsilə yüksək səviyyə proqramlaşdırma dillərini dəstəkləməsi;
• tamamilə aparat vasitələri ilə icra olunan primitiv təlimatlar toplusundan istifadə;
• əksər təlimatların prosessor tərəfindən bir taktda icra edilməsinə imkan verən yaddaş və giriş-çıxışın təşkili.

İlk RISC arxitekturalı mikroprosessorlar 80-ci illərin əvvəllərində Kaliforniya (Berkli şəhəri) və Stəndford universitetlərində işləndi və hazırlandı. Bu mikroprosessorların müəlliflərinin qarşılarına qoyduqları məqsəd mümkün qədər sadə quruluşa malik daha məhsuldar mikroprosessora nail olmaq idi. Bu məsələnin həllində iki yol var idi. Birinci yol registr faylı tutumunu artırmaqla yaddaşa müraciət sayını azaltmaqdan ibarət idi. Bu prinsipə əsaslanan arxitektura ilk dəfə RISC I mikroprosessorunda istifadə olundu və Berkli arxitekturası adı ilə tanındı. İkinci yolun mahiyyəti kompilyatorun optimallaşdırmasının köməyilə konveyerdə təlimatların ardıcıllığını dəyişməklə mikroprosessor registrlərinin intensiv işini təmin etmək və nəticədə konveyerin boşdayanmalarını aradan qaldırmaqdan ibarət idi. Bu ideya üzərində qurulmuş arxitektura ilk dəfə Stəndford şəhərində işlənib və tətbiq edildiyindən Stəndford arxitekturası adlanır.

Fərdi kompüterlərdə tətbiq olunan CISC-prosessorlarına nümunə olaraq Motorola 680x0 ailəsini, Intel 80x86 və Pentium mikroprosessorlarını göstərmək olar.

Mikroprosessorların arxitekturasının inkişafında iki hal muşahidə olunur. Birinci halda söhbət prosessorların daha ilkin modellərindən CISC (Complete Instruction Set Computer- tam təlimat toplusu olan prosesssor) arxitekturalı mikroprosessorlardan gedir. Bu prosessorlara 80x86 ailəsinə (məsələn i8086, i80286, i80386, i80486 prosessorları) aid bütün prosessorlar aiddirlər. CISC arxitekturalı prosessorlara geniş və mürəkkəb əmrlər toplusuna malik olmaları xasdır. Bu tip prosessorların registrləri tərkib və təyinatina görə olduqca müxtəlif olmaqla yanaşi, çoxsaylı və mürəkkəb əmrlər sistemi təlimatların dekodlaşmasını çətinləşdirir və aparat resursundan daha çox istifadəni zəruri edir. Bu, bir təlimatın yerinə yetirilməsi üçün daha çox takt sayinin tələb olunmasına gətirib çıxarır.

80x86 prosessorları olduqca mürəkkəb əmrlər sisteminə malikdirlər. 8 və 16 bitli prosessorlarda bu sistemin tətbiqinə haq qazandırilsa da, CISC arxitekturası 80-ci illərin əvvələrində bir kristalda bir prosessoru yerləşdirməyə qarşı ciddi əngələ çevrildi. Belə ki, bu arxitekturada geniş əmrlər siyahısı ilə işləmək üçün prosessorda çox mürəkkəb, mikroproqramı emal edən mərkəzi idarəetmə qurğusu tələb olunur. Bunun üçün kristalın ümumi sahəsinin 60%-i tələb olunur. 80x86 prosessorlar ailəsinin i80486 modelindən başlayaraq qarışıq (hibrid) arxitekturadan istifadə olunmağa başlandı: CISC prosessorda RISK nüvə tətbiq olundu.

RISK arxitekturasında gerçəkləşdrilən üç əsas şərt- kompilyator vasitəsilə yüksək səviyyə dillərinin dəstəklənməsi, tamamilə prosessorun aparat vasitələrilə yerinə yetirilən primitiv təlimatlar toplusundan istifadə, prosessorun təlimatların əksər hissəsinin bir taktla icra etməsinə imkan verən yaddaş və giriş-çıxışın təşkili kimi prinsiplər x86 platformalı prosessorların çatışmayan tərəfləri idi.

CISC və RISK arxitekturaları arasında olan əsas fərqlərdən ən başlıcası CISC axitekturasında əmrlərin yerinə yetirilməsi xüsusi poqramla (bu proqram prosessor daxilində və ya ondan kənarda daimi yaddaşda saxlanılır) həyata keçirilməsindədir. Bu proqrama posessorun mikroproqram təminatı deyilir. Beləliklə, CISC və RISK arxitekturalarının qarışığından ibarət hibrid arxitektura meydana gəldi. Məhz bunun nəticəsində Intel mikroprosessorlarının və eyni zamanda bu platformada olan IBM PC tipli kompüterlərin inkişafı təmin edildi.

Həmçinin bax

• Kompüterin arxitekturası

Mənbə

• M. A. Camalbəyov, R. Ə. Fərəməzov. IBM PC tipli kompüterlərin arxitekturası, sistem proqram təminatı və əməliyyat sistemləri. Bakı, H. Əliyev adına AAHM, 2009. – 307 səh.