Architettura di un
microprocessore
CISC
Ha istruzioni in grado di eseguire operazioni
complesse come la lettura di un dato in memoria, la
sua modifica e il suo salvataggio direttamente in
memoria tramite una singola istruzione.
A vantaggio delle architetture CISC c'è la riduzione
del divario esistente fra il linguaggio macchina e il
linguaggio ad alto livello. In alcuni casi si possono
avere istruzioni addirittura più potenti di quelle
esprimibili in linguaggio ad alto livello (C, C++,
Pascal, ecc.)
Spesso le CPU CISC sono microprogrammate, cioè la
fase di decodifica dell'istruzione nella CPU avviene
attraverso un programma che risiede nella CPU
stessa.
Es: VAX, la famiglia Motorola 68000, l'architettura
x86 di Intel ed AMD.
Esistono due tipi di architettura per
un microprocessore rispetto il tipo
delle sue istruzioni assembly:
CISC
(Complex
Computer)
RISC
(Reduced
Computer)
Università degli studi di Trieste
CdL Ingegneria Industriale
Instruction
Set
Instruction
Set
Fondamenti di informatica A.A. 2012/13
Docente: Ing. Daniele Bassi
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CdL Ingegneria Industriale
Docente: Ing. Daniele Bassi
Pipeline
RISC
Ha un set di istruzioni in grado di eseguire
operazioni semplici che possono essere eseguite
in tempi simili.
Le
istruzioni
mancanti
sono
quelle
statisticamente meno utilizzate (emulate via
software).
Ha il grande vantaggio della velocità ma il suo
principale svantaggio è l'occupazione di memoria
da parte del codice. Essendo presenti solo
istruzioni relativamente semplici il codice scritto
per macchine RISC tende ad essere più grande
del codice scritto per macchine CISC.
L'idea che migliorò maggiormente le prestazioni
fu sicuramente quella che portò allo sviluppo
delle pipeline.
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CdL Ingegneria Industriale
Fondamenti di informatica A.A. 2012/13
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Docente: Ing. Daniele Bassi
Un normale processore preleva un'istruzione, la decodifica,
carica gli operandi, esegue l'operazione vera e propria e
salva il risultato in modo sequenziale prima di eseguire la
prossima.
In una pipeline l'istruzione viene divisa in sotto-operazioni
che vengono svolte in modo sequenziale dalle sue unità
funzionali, ma in parallelo rispetto all’istruzioni successive.
Fetch
Decode
Operand
Fetch
Execute
Fasi per istruzione
fasi
E
OF
D
F
fasi
Senza pipeline
I2
I1
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OF
D
F I1
I2
I1
I1
E
I2
I1
Con pipeline
I2
I1
I1
I1
I2
I2
I2
I2
t
Fondamenti di informatica A.A. 2012/13
t
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Processori superscalari
Un'altra
strategia
per
incrementare
le
prestazioni prevedeva la creazione di più unità
funzionali che lavorassero in parallelo. Per
esempio un processore con due unità aritmetiche
può lavorare in parallelo su sue istruzioni di
somma raddoppiando le prestazioni.
Questa replicazione delle unità funzionali
combinate con le pipeline portarono alla
realizzazione di processori superscalari in grado
di eseguire più di un'operazione per ciclo di
clock.
I processori di nuova generazione adottano
questa tecnologia (es: Intel Pentium)
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