Машины с сокращенным набором команд

Набор команд центрального процессорного устройства - операционного процессора микропроцессорных комплектов содержит от 90 до 303 команд (супермини-ЭВМ VAX 11/ 780). Компьютеры с сокращенным набором команд - КСНК, или, иначе RISC-процессоры (от Reduced instruction set computer) содержат 30 - 50 команд в наборе. Это достигается тем, что для выполнения наиболее часто встречающихся в алгоритмах микропрограммного управления переходов в устройство управления введены некоторые дополнительные средства.

Наиболее часто повторяющиеся переходы приведены на рис. 2.1.7.

а) безусловный переход от адреса А i по адресу А j,

б) условный переход по адресу Aj при выполнении некоторого условия С и по адресу Ак при невыполнении этого условия,

в), г) выполнение циклов по условию - реализуется с использованием условного перехода по условию (в) или с помощью стека (г), то есть безадресной памяти,

д) выполнение циклов по заданному числу их повторений. Реализуется со счётчиком R числа повторений N, входящим в состав устройства управления,

е) условный переход к микропрограмме А j и возврат из неё по значениям условий С,

ж) условный переход к микропрограмме Аj и возврат из нее по счётчику количества циклов,

з) безусловный переход к микропрограмме Аj и возврат после её выполнения к основной программе,

Для выполнения этих переходов устройство управления должно содержать: средства мультиплексирования внутренних источников адреса (переходы типа а) - е) и и), регистр управления микропрограммного счётчика с инкрементором и детектором нуля (д), сумматор (в) - д), средства маскирования полей адреса (в зоне адреса в формате микрокоманды). Маскирование - логическая операция над байтом, словом или полем данных с целью модификации или выделения их части. Для этого битовая комбинация той же длины, что и выделяемая комбинация, генерируется и хранится в регистре, как маска. Маска используется для подавления некоторых разрядов данных, установки их в «0», для выявления признаков высокого приоритета в байтах состояния или в операциях обработки прерывания. Если сократить набор команд, можно снизить сложность и стоимость ЭВМ. У КСНК получается регулярная структура простых команд, поэтому комбинация из нескольких команд выполняется быстрее, чем одна, эквивалентная этой комбинации сложная команда. Такие ЭВМ работают быстрее, команда выполняется за один машинный цикл, тогда как в других машинах - за несколько машинных циклов. Большинство операций в КСНК - типа «регистр - регистр», а обращения к основной памяти происходят только для выполнения простых операций загрузки в регистр и занесения в память. Уменьшается число логических вентилей и объём микропрограммного ПЗУ, необходимых для декодирования и реализации сложных команд, поэтому размеры МП с RISC-архитектурой меньше и, соответственно, стоимость тоже ниже.