Дата последнего обновления файла 15.10.2009

Принципы реализации микропроцессоров

В настоящее время существуют два направления развития микропроцессоров:

  • RISC процессоры (процессоры с сокращённым набором команд)
  • CISC процессоры (процессоры с полным набором команд)

В процессорах с полным набором команд (CISC процессорах) используется уровень микропрограммирования для того, чтобы декодировать и выполнить команду микропроцессора. В этих процессорах формат команды не зависит от аппаратуры процессора. На одной и той же аппаратуре при смене микропрограммы могут быть реализованы различные микропроцессоры. С другой стороны смена аппаратуры никак не влияет на программное обеспечение микропроцессора. С точки зрения пользователя у микропроцессора только увеличивается производительность, снижается потребление энергии, уменьшаются габариты устройств. Неявным недостатком таких процессоров является то, что производители микросхем стараются увеличить количество команд, которые может выполнять микропроцессор, тем самым увеличивая сложность микропрограммы и замедляя выполнение каждой команды в целом.

В процессорах с сокращённым набором команд (RISC процессорах) декодирование и исполнение команды производится аппаратно, поэтому количество команд ограниченно минимальным набором. В этих процессорах команда и микрокоманда совпадают. Преимуществом этого типа процессоров является то, что команда может быть в принципе выполнена за один такт (не требуется выполнение микропрограммы), однако для выполнения тех же действий, которые выполняет команда CISC процессора, требуется выполнение целой программы.

Так как RISC процессора выполняют одну команду за один такт, то производители провозглашают однозначное превосходство RISC процессоров над CISC процессорами, однако при выборе процессора нужно учитывать все параметры в целом.

Обычно тактовая частота RISC процессора значительно ниже по сравнению с CISC процессором, поэтому общая производительность микропроцессорной системы, построенной на RISC процессоре может оказаться той же или ниже по сравнению с микропроцессорной системой, построенной на CISC микропроцессоре.

Разрядность команды RISC процессора может оказаться выше чем у CISC процессора (что чаще всего и бывает). В результате общий объём исполняемой программы для RISC процессора превысит объём подобной программы для CISC процессора. Это ведет к повышенным требованиям к объему ПЗУ

В качестве примера внутреннего устройства микропроцессора рассмотрим устройство процессора с полным набором команд. Здесь будет рассматриваться упрощённая модель процессора для облегчения понимания работы. CISC микропроцессор состоит из двух частей:

Литература:

  1. Микушин А.В. Занимательно о микроконтроллерах. СПб, БХВ-Петербург, 2006.
  2. Микушин А.В., Сажнев А.М., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры. СПб, БХВ-Петербург, 2010.
  3. С.А. Майоров, В.В. Кириллов, А.А. Приблуда Введение в микро ЭВМ. Ленинград, Машиностроение, 1988.
  4. Михаил Гук Аппаратные средства IBM PC. СПб, Питер, 2006.
  5. http://ru.wikipedia.org/wiki/RISC

Вместе со статьей "Принципы реализации микропроцессоров" читают:

EEPROM и flash память
http://digteh.ru/proc/flash/

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ)
http://digteh.ru/proc/ROM.php

Статические оперативные запоминающие устройства - ОЗУ (RAM)
http://digteh.ru/proc/RAM.php

Системная шина микропроцессора
http://digteh.ru/proc/SysBus.php

Внутреннее устройство микропроцессора
http://digteh.ru/proc/PU.php


Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2015

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

пЕИРХМЦ@Mail.ru


Rambler's Top100