2.1.5.
RISC-микропроцессоры
Долгое
время считалось, что чем сложнее система
команд процессора, тем лучше. Однако
очевидно, что такой подход ведет к его
усложнению и, следовательно, к усложнению
технологии его производства. Это
обстоятельство косвенно оказывает
отрицательное влияние на быстродействие.
С
середины 70-х гг. фирмой IBM,
а затем и другими фирмами стали проводиться
авангардистские работы совершенно и
противоположном направлении – по
упрощению системы команд с тем, чтобы
каждая из них выполнялась за один такт. Эти
исследования принесли положительные
результаты , и в настоящее время
выпускается ряд МП, построенных на RISC-основе.
Идеал RISC-архитектур
(инструкция за один
такт) обычно не достигается. За выигрыш же
в быстродействии приходится
расплачиваться сложностью ПО. Достоинства RISC-архитектуры
состоят в следующем:
-
в упрощении МП, а следовательно, в снижении
его стоимости;
-
в повышении быстродействия МП
благодарящего простоте и однородности
структуры команд, что позволяет выполнять
комбинацию из нескольких команд быстрее,
чем одну эквивалентную этой комбинации
сложную команду;
-
в уменьшении размеров МП.
RISC-МП
обычно используются в АРМ, а также иногда
монтируются в платы-акселераторы для ПЭВМ.
Кроме того, такие МП находят применение в ПУ
и адаптерах.
Самым
мощным в настоящее время кремниевым RISC-МП
является уже упоминавшийся прибор 80860 фирмы
Intel.
Он представляет собой фактически
микропроцессорный вариант суперЭВМ Сray-1 и содержит на
одном кристалле 32-разрядный целочисленный
процессор, 64-разрядный процессор плавающей
точки, трехмерный графический процессор,
кэш-память данных и команд, а также
устройство управления памятью. Тактовая
частота этого изделия составляет 40 МГц, а
быстродействие – 33 млн. команд ЭВМ VAX
фирмы DEC
в секунду и 10 MFLOPS
(Million
Floating
Point Operations per
Second – млн. операций с
плавающей точкой в секунду). Пиковое
быстродействие МП 80860 характеризуется
выполнением трёх команд за один такт (в
различных асинхронно функционирующих
процессах). Уже объявлен 50-МГц вариант
данного изделия. Прибор 80860 не совместим с
семейством МП 80х86 той же фирмы, но это не
исключает возможности их совместного
использования с общим полем памяти. Сейчас
уже просматриваются следующие области
применения МП 80860:
1)
многопроцессорные системы, где приборы 80860
будут работать параллельно под управлением
ОС UNIX;
2)
высокопроизводительные графические АРМ,
где МП 80860 будет использоваться в качестве
основного процессора;
3)
ПЭВМ на базе МП 80386 и 80486, где прибор 80860 будет
играть роль акселератора, обеспечивая
быстродействие большой ЭВМ.
Так,
уже предлагается сопроцессорная плата Number-Smasher-860,
содержащая МП 80860 и ОЗУ ёмкостью 8 Мбайт. Эта
плата предназначена для ПЭВМ на МП 80286 – 80486
и имеет быстродействие 80 MFLOPS.
Среди
других МП с RISC-архитектурой
можно назвать:
1)
32-разрядный прибор Am29000
фирмы AMD,
имеющий быстродействие 17 млн. команда/с и
работающий на частоте 25МГц.
2)
64-разрядный прибор Sparc-H (Sparc
– Scalable
Processor
ARChitecture
– расширяемая архитектура процессора)
фирмы Fujitsu
Microelectronics, характеризующийся быстродействием 25
млн. команда/с при тактовой частоте 25 МГц (полностью
реализован RISC-подход);
3)
32-разрядный прибор 88100 из
микропроцессорного набора 88000 фирмы Motorola, работающий на
частоте 20 МГц и содержащий на кристалле
целочисленный процессор, процессор
плавающей точки, а также устройство
управления памятью (кэш-память реализована
в отдельной ИМС).
Интересен
тот факт, что фирма AMD
сообщила об отказе от выпуска МП Am29000
(видимо, в связи с жестокой конкуренции в
этой области).
Уникальными
характеристиками обладает разработанный в
1988 г. 32-разрядный арсенид-галлиевый МП
компании Texas
Instruments,
способный работать на частоте 100 МГц и
имеющий шестиуровневую конвейерную
архитектуру. Он создан по заказу Управления
перспективных НИОКР Министерства обороны
США (DARPA)
для военных приложений. Планируется
увеличение тактовой частоты данного
прибора до 200 МГц.