Bài tập lớn ĐỀ TÀI-nghiên cứu công nghệ RISC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI TẬP LỚN MÔN: VI XỬ LÝ ĐỀ TÀI: Nghiên cứu công nghệ RISC 1 Công nghệ RISC Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Đình Chiến Sinh Viên thực hiện : Lê Thị Dung Nguyễn Văn Duy Vũ Khắc Điệp Vũ Đức Giang Thân Thị Hà 2 Công nghệ RISC NỘI DUNG • 1. Tổng quan về RISC • 2. Cách tổ chức mã lệnh trong RISC • 3. Ứng dụng của RISC • 4. CISC • 5.So Sánh RISC và CISC • 6.Tổng Kết 3 Công nghệ RISC Công nghệ RISC • I. Tổng quan về RISC – Ra đời đầu những năm 1980. – RISC: phương pháp thiết kế bộ vi xử lí theo hướng đơn giản hóa các tập lệnh.  Các tính chất của RISC. – Các lệnh có cùng chiều dài. – Kỹ thuật định đường ống – Rẽ nhánh trễ – Chỉ có các lệnh ghi hoặc đọc ô nhớ mới thâm nhập được vào ô nhớ. – Bộ xử lí RISC có nhiều thanh ghi làm cho giảm việc truy cập vào bộ nhớ. – Xử lý các lệnh song song ILP 4 Công nghệ RISC Công nghệ RISC • II. Ưu nhược điểm của RISC • 1. Ưu điểm:  Sử dụng công nghệ VLSI (Very Very-Large-Scale-Intergation) đường ống và đơn vị điều khiển bên trong chip vi xử lý RISC đơn giản.  Tốc độ xử lí cao hơn CISC  Chi phí thiết kế VXL RISC giảm.  Độ tin cậy cao.  Hỗ trợ ngôn ngữ bậc cao 5 Công nghệ RISC Công nghệ RISC • 2. Nhược điểm  Các chương trình dịch gặp nhiều khó khăn.  Không có lệnh nhân, chia, phép toán với dấu chấm động.  Không truy cập bộ nhớ không sắp xếp, không xử lý toán hạng không sắp xếp.  Không có các phép toán thực hiện trên bit.  Mật độ mã kém hơn CISC(mô tả mã thực thi của một chương trình được đóng gói chặt chẽ đến mức nào). 6 Công nghệ RISC Cách tổ chức mã lệnh trong RISC • I. Các kiểu thi hành một lệnh  Việc chọn số toán hạng cho một lệnh mã máy là một vấn đề then chốt vì phải có một sự cân đối giữa tốc độ tính toán và số các mạch tính toán phải dùng. Tuỳ theo tần số sử dụng các phép như trên mà các nhà thiết kế máy tính quyết định số lượng các mạch chức năng cần thiết cho việc tính toán. Thông thường số toán hạng thay đổi từ 0 tới 3.  Hiện tại các nhà sản xuất máy tính có khuynh hướng dùng kiến trúc phần mềm thanh ghi đa dụng vì việc thâm nhập các thanh ghi đa dụng nhanh hơn thâm nhập bộ nhớ trong, và vì các chương trình dịch dùng các thanh ghi đa dụng có hiệu quả hơn. 7 Công nghệ RISC Cách tổ chức mã lệnh trong RISC • II. Kiêu kiến trúc thanh ghi đa dụng • Đối với một lệnh tính toán hoặc logic điển hình (lệnh ALU), có 2 điểm cần nêu lên:  Một lệnh ALU phải có 2 hoặc 3 toán hạng. Nếu trong lệnh có 3 toán hạng thì một trong các toán hạng chứa kết quả phép tính trên hai toán hạng kia. Nếu trong lệnh có 2 toán hạng thì một trong hai toán hạng phải vừa là toán hạng nguồn, vừa là toán hạng đích.  Số lượng toán hạng bộ nhớ có trong lệnh. Số toán hạng bộ nhớ có thể thay đổi từ 0 tới 3. Trong nhiều cách tổ hợp có thể có các loại toán hạng của một lệnh ALU, các máy tính hiện nay chọn một trong 3 kiểu sau : thanh ghi-thanh ghi thanh ghi - bộ nhớ và bộ nhớ - bộ nhớ. 8 Công nghệ RISC Cách tổ chức mã lệnh trong RISC • III. Tập lệnh  Gán trị Việc gán trị, gồm cả gán trị cho biểu thức số học và logic, được thực hiện nhờ một số lệnh mã máy. Lệnh tính toán số học: ADD, SUB, MUL, DIV Lệnh logic: AND, OR, NOT, XOR  Lệnh có điều kiện: Nếu <điều kiện> thì <chuỗi lệnh 1> nếu không <chuỗi lệnh 2> Lệnh này buộc phải ghi nhớ điều kiện và nhảy vòng nếu điều kiện được thoả. 9 Công nghệ RISC Cách tổ chức mã lệnh trong RISC  Ghi nhớ điều kiện • Bộ làm tính ALU cung cấp kết quả ở ngã ra tuỳ theo các ngã vào và phép tính cần làm. Các bit này là những đại lượng logic ĐÚNG hoặc SAI • Có hai kỹ thuật cơ bản để ghi nhớ các bit trạng thái Cách thứ nhất, ghi các trạng thái trong một thanh ghi đa dụng. Cách thứ hai là để các bit trạng thái vào một thanh ghi đặc biệt  Nhảy vòng Các lệnh nhảy hoặc nhảy vòng có điều kiện, chỉ thực hiện lệnh nhảy khi điều kiện được thoả 10 Công nghệ RISC [...]... logic: các bit ,Công nghệ RISC cờ, 12 Cách tổ chức mã lệnh trong RISC •      VI Kiểu định vị trong các bộ VXL RISC Định vị thanh ghi Định vị tức thì Định vị trực tiếp Định vị gián tiếp bằng thanh ghi + độ dời Định vị tự tăng Công nghệ RISC 13 Ứng dụng của RISC  Reduced Intruction Set Computer (RISC) , Máy tính với tập lệnh rút gọn  Là một kiến trúc vi xử lý theo hướng đơn giản hóa tập lệnh Cho... các bộ vi xử lý RISC phổ biến là DEC, ARC, ARM, AVR, PA -RISC, PowerPC của IBM  Mục đích của RISC ngay từ ban đầu là xây dựng các lệnh đơn giản, mỗi lệnh có thể được thực hiện chỉ với một chu kỳ clock  Các máy tính dựa trên RISC có thể được nâng cấp nhanh hơn  Được ứng dụng làm đơn vị xử lý trung tâm điều khiển quang báo Công nghệ RISC 14 Ứng dụng của RISC  Ngày nay, một số kiến trúc RISC được xây... dùng tập lệnh các máy CISC Công nghệ RISC 16 CISC và kiến trúc của CISC •     3 Khó khăn Cisc có số lương lệnh lớn Khả năng định địa chỉ phức tạp Thiết kế phần cứng khó khăn Mỗi CISC lệnh phải được dịch của các bộ xử lý vào mười hoặc thậm chí hàng trăm dòng microcode, nó có xu hướng chạy chậm hơn nhiều so với một loạt các đơn giản tương đương lệnh mà không yêu cầu quá nhiều dịch Công nghệ RISC. .. RISC được xây dựng dựa kiến trúc Harvard, trong đó bus dữ liệu và bus chương trình tách rời nhau  Kỹ thuật thiết kế RISC đem đến sức mạnh ngay cả ở những kích thước nhỏ  Dùng trong các hệ thống nhúng công suất nhỏ  Hầu hết các Mainframe ngày nay cũng hoàn toàn dựa trên RISC Công nghệ RISC 15 CISC và kiến trúc của CISC 1 CISC là gì?  Cisc là một máy tính hướng dẫn cài đặt kiến trúc ISA,trong đó mỗi... Control hardwired microcoded Complexity In the compiler of high level code In the microcode Công nghệ RISC 18 Tổng kết  RISC cung cấp các chức năng để có được tốc độ xung nhịp nhanh hơn  Tuy nhiên có thể bạn không có được hiệu suất tốt hơn, và chắc chắn là sẽ phải bỏ ra nhiều tiền hơn  Không thể phủ nhận khả năng của RISC Nó được hiểu như là một con đường đi tới mới, đầy hứng thú Cũng thật khác thường... được tiếp tục bình thường, ta cần lưu giữ địa chỉ trở về tức địa chỉ của lệnh sau lệnh gọi thủ tục CALL Khi chấm dứt thi hành thủ tục, lệnh trở về RETURN nạp địa chỉ trở về vào PC Công nghệ RISC 11 Cách tổ chức mã lệnh trong RISC • IV Các kiểu định vị  Kiểu định vị định nghĩa cách thức thâm nhập các toán hạng Một vài kiểu xác định cách thâm nhập toán hạng bộ nhớ, nghĩa là cách tính địa chỉ của toán... CISC vẫn tiếp tục phát triển mạnh Mật độ mã và khả năng tích hợp của chúng tốt hơn, và chúng cho hiệu suất tốt hơn bằng các lệnh hỗ trợ bit manipulation, memory accesses, looping, decision trees,… Công nghệ RISC 19 ... lý vào mười hoặc thậm chí hàng trăm dòng microcode, nó có xu hướng chạy chậm hơn nhiều so với một loạt các đơn giản tương đương lệnh mà không yêu cầu quá nhiều dịch Công nghệ RISC 17 So sánh RISC và CISC Title RISC CISC Registers many few Addressing modes Few(R, I, J) many Pipelining Extensive Limited Length of instructions f ixed v ariable Memory access Load and store instruction only Many instructions...Cách tổ chức mã lệnh trong RISC  Vòng lặp Trong trường hợp này, ta quản lý số lần lặp lại bằng một bộ đếm vòng lặp, và người ta kiểm tra bộ đếm này sau mỗi vòng lặp để xem đã đủ số vòng cần thực hiện hay chưa  Các thủ tục Các... hướng dẫn cài đặt kiến trúc ISA,trong đó mỗi địa chỉ có thể thưc hiện một số hoạt động cấp thấp,chẳng hạn như là một tải từ bộ nhớ, một arithmetic hoạt động và một bộ nhớ lưu chữ 2 Đặc điểm, thuận lợi của RISC  các kiểu ô nhớ - ô nhớ và ô nhớ - thanh ghi, với những lệnh phức tạp và dùng nhiều kiểu định vị Điều này dẫn tới việc các lệnh có chiều dài thay đổi và như thế thì dùng bộ điều khiển vi chương trình . TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI TẬP LỚN MÔN: VI XỬ LÝ ĐỀ TÀI: Nghiên cứu công nghệ RISC 1 Công nghệ RISC Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Đình. 2 Công nghệ RISC NỘI DUNG • 1. Tổng quan về RISC • 2. Cách tổ chức mã lệnh trong RISC • 3. Ứng dụng của RISC • 4. CISC • 5.So Sánh RISC và CISC • 6.Tổng Kết 3 Công nghệ RISC Công nghệ. lí RISC có nhiều thanh ghi làm cho giảm việc truy cập vào bộ nhớ. – Xử lý các lệnh song song ILP 4 Công nghệ RISC Công nghệ RISC • II. Ưu nhược điểm của RISC • 1. Ưu điểm:  Sử dụng công