Система команд процессора

Процессор “умеет” выполнять определенный набор простейших, элементарных действий по обработке информации. Весь набор действий, которые могут быть выполнены процессором, называется системой команд данного процессора. Процессоры разных машин обладают различными системами команд. Например, возможности входящего в состав обычного микрокалькулятора процессора очень ограниченны. Его система команд состоит из небольшого количества команд: вычисление суммы, разности, умножения и деления. А в так называемых инженерных микрокалькуляторах система команд шире, с их помощью можно выполнять достаточно сложные инженерные расчеты.

Процессоры современных персональных компьютеров обладают системой команд, содержащей свыше 1000 различных команд. Указание процессору на выполнение одного из элементарных действий называется машинной командой. Конкретная последовательность машинных команд, которая обеспечивает необходимую обработку информации, образует программу, записанную на уровне машинного языка.

Все микропроцессоры можно разделить на группы:

ü CISC (Complex Instruction Set Command) с полным набором системы команд (процессоры фирм Intel, AMD, Cyrix, IBM);

ü RISC (Reduced Instruction Set Command) с усеченным набором системы команд;

ü VLIW (Very Length Instruction Word) со сверхбольшим командным словом;

ü MISC (Minimum Instruction Set Command) с минимальным набором системы команд, но весьма высоким быстродействием и т.д.

Машины семейства IBM PC относятся к CISC- архитектуре компьютеров. В системах команд процессоров, простроенных по этой архитектуре, для каждого возможного действия предусмотрена отдельная команда. Напр. система команд процессора Intel Pentium состоит из более чем 1000 различных команд.

В середине восьмидесятых годов появились первые процессоры с сокращенной системой команд, построенные по RISC -архитектуре. Они содержат набор простых, чаще всего встречающихся команд. При необходимости выполнения более сложных команд в микропроцессоре производится их автоматическая сборка из простых. Выпускаются многими известными фирмами: Apple (PowerPC), HP (PA), IBM (PPC), DEC (Alpha). Микропроцессоры типа RISC характеризуются очень высоким быстродействием, но они программно не совместимы с CISC-процессорами.

В составе системы команд современных МП входят инструкции по обработке целых чисел разрядностью 8, 16, 32 бита, чисел с плавающей точкой разрядностью 32 и 64 бита, инструкции целочисленной арифметики (базовая система команд), а также могут быть добавлены команды, реализующие обработку графических, видео- и аудиоданных (технология MMX – Multi Media eXtention – мультимедийное расширение).

Обработка данных в МП происходит по принципу «конвейера», суть которого заключается в следующем: реализация каждой машинной команды разбивается на отдельные этапы.

В состав МП может входить сверхоперативная, или кэш-память, которая обеспечивает более быструю передачу информации, чем оперативная память.

Математический сопроцессор. В тех случаях, когда на компьютере приходится выполнять много математических вычислений (напр, в инженерных расчетах, обработке трехмерных изображений и т.д.), добавляют математический сопроцессор.

Математический сопроцессор – специализированная интегральная микросхема, работающая во взаимодействии с процессором и предназначенная для выполнения математических операций с плавающей точкой.

Новейшие микропроцессоры фирмы Intel (Pentium) и почти все их аналоги других фирм сами умеют выполнять операции над вещественными числами, поэтому для них сопроцессоры не требуются.

Таким образом, архитектура МП определяет, какие данные он может обрабатывать, какие машинные инструкции входят в систему команд МП, как происходит обработка данных, каков объем внутренней памяти МП.