RISK- процесор

RISC (англ. restricted (reduced) instruction set computer) - Комп'ютер з скороченим набором команд) - архітектура процесора, в якому швидкодія збільшується за рахунок спрощення інструкцій, щоб їх декодування було більш простим, а час виконання - меншим. Перші RISC - процесори навіть не мали операції множення і ділення. Це також полегшує підвищення тактової частоти і робить ефективнішою суперскалярність (розпаралелювання інструкцій між кількома виконавчими блоками).

RISC микропроцессор компании Sun UltraSPARC

Набори операцій у більш ранніх архітектурах потрібні для полегшення ручної написання програм мовами ассемблерів або прямо в машинних кодах, а також для спрощення реалізації компіляторів, виконували якнайбільше роботи. Нерідко в набори включалися інструкції для прямої підтримки конструкцій мов високого рівня. Інша особливість цих наборів - більшість інструкцій, як правило, допускали всі можливі методи адресації (т. н. «Ортогональність системи команд (англ.)») - наприклад, і операнди, і результат в арифметичних операціях доступні не тільки в регістрах, але і через безпосередню адресацію, і прямо в пам'яті. Пізніше такі архітектури були названі CISC (англ. Complex instruction set computer).

Однак багато компілятори не задіяли всі можливості таких наборів інструкцій, а на складні методи адресації йде багато часу через додаткових звернень до повільної пам'яті. Було показано, що такі функції краще виконувати послідовністю більш простих інструкцій, якщо при цьому процесор спрощується і в ньому залишається місце для більшого числа регістрів, за рахунок яких можна скоротити кількість звернень до пам'яті. У перших архітектурах, що зараховуються до RISC, більшість інструкцій для спрощення декодування мають однакову довжину і схожу структуру, арифметичні операції працюють тільки з регістрами, а робота з пам'яттю йде через окремі інстркуції завантаження (load) і збереження (store). Ці властивості і дозволили краще збалансувати етапи конвейеризації, зробивши конвеєри в RISC значно ефективнішими і дозволивши підняти тактову частоту.

Характрені особливості RISK – процесорів

1. Фіксована довжина машинних інструкцій (наприклад, 32 біта) і простий формат команди.

2. Спеціалізовані команди для операцій з пам'яттю - читання або запису. Операції виду Read- Modify - Write («прочитати - змінити - записати») відсутні. Будь-які операції «змінити» виконуються лише над вмістом регістрів (т. н. Архітектура load - and - store).

3. Велика кількість регістрів загального призначення (32 і більше).

4. Відсутність підтримки операцій виду «змінити» над укороченими типами даних - байт, 16 -бітове слово. Так, наприклад, система команд DEC Alpha містила лише операції над 64 -бітними словами, і вимагала розробки та подальшого виклику процедур для виконання операцій над байтами, 16 - і 32 -бітними словами.

5. Відсутність мікропрограм всередині самого процесора. Те, що в CISC - процесорі виповнюється мікропрограмами, в RISC - процесорі виконується як звичайний (хоча і поміщений в спеціальне сховище) машинний код, не відрізняється принципово від коду ядра ОС і додатків. Так, наприклад, обробка відмов сторінок в DEC Alpha і інтерпретація таблиць сторінок містилася в так званому PALcode (Privileged Architecture Library), вміщеному в ПЗУ. Заміною PALCode можна було перетворити процесор Alpha з 64 - бітного в 32 -бітний, а також змінити порядок байтів в слові і формат входів таблиць сторінок віртуальної пам'яті.