بخش میکروپروسسورها Microprocessor (ریزپردازنده)

آشنایی با معماری و ساختار RISC در میکروپروسسورها

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)


نکته : معماری و ساختار RISC در میکروپروسسور ها توانایی خود را برای عملکرد از «معماری مجموعه دستورالعمل» که در آن طراحی شده است، هدایت می کند. طراحی معماری و ساختار RISC در میکروپروسسورها عبارت است از محاسبات مجموعه دستورالعمل های کاهش یافته (RISC) و محاسبات که با مجموعه توانایی انجام عملیات چند منظوره در میکروپروسسور ها میباشد.

معماری و ساختار RISC در میکروپروسسور ها مجموعه دستورات کاهش‌ یافته رایانه‌ ای است که فقط از دستورات ساده استفاده می‌ کند که می‌ توان آن‌ ها را به چندین دستورالعمل تقسیم کرد که در یک چرخه CLK به عملیات سطح پایین دست می‌ یابد، از این رو «مجموعه دستورالعمل کاهش‌ یافته» نامیده می‌ شود. «مجموعه دستورالعمل» ارائه می‌دهد.RISC یک ریزپردازنده کامپیوتری با مجموعه دستورات کاهش یافته است و معماری آن شامل مجموعه ای از دستورالعمل ها است که بسیار بهینه شده اند. عملکرد اصلی آن کاهش تعداد دستورالعمل ها و همچنین تعداد دستورات با بهینه سازی آنها است. بنابراین هر چرخه فرمان از یک چرخه ساعت استفاده می کند، که در آن هر چرخه ساعت شامل سه پارامتر است، (یعنی واکشی، رمزگشایی و اجرا).نوع پردازنده عمدتاً برای اجرای چندین دستور دشوار با ادغام آنها در کلمات ساده استفاده می شود. پردازنده های RISC به ترانزیستورهای زیادی برای طراحی و کاهش زمان دستور تا اجرا نیاز دارند. بهترین نمونه‌های پردازنده‌های RISC عبارتند از PowerPC، SPARC SUN، RISC-V، پردازنده‌های Microchip PIC و غیره.

.

اصطلاح RISC مخفف عبارت «کامپیوتر مجموعه دستورالعمل کاهش یافته» است. این یک طرح طراحی CPU است که به دستورات ساده و اجرای سریع اجازه می دهد.این یک مجموعه دستورالعمل کاهش یا کاهش یافته است. در اینجا، انتظار می رود هر دستورالعملی مشاغل بسیار کوچکی را به دست آورد. در این دستگاه، مجموعه دستورالعمل ها ساده و ساده هستند که به ترکیب دستورات پیچیده تر کمک می کند. هر دستورالعمل دارای طول مساوی است که برای انجام عملیات ترکیبی در یک عملیات واحد به هم پیچیده می شود. اکثر سفارشات در یک چرخه ماشینی تکمیل می شوند. این خط لوله یک تکنیک مهم است که برای سرعت بخشیدن به ماشین های RISC استفاده می شود.

از مزایای پردازنده های RISC می توان به موارد زیر اشاره کرد.

- عملکرد این پردازنده به دلیل عدم وجود ساده و محدود خوب است. 

- مجموعه دستورالعمل این پردازنده از ترانزیستورهای زیادی در طراحی استفاده می کند تا ساخت آن ارزان باشد.

- پردازنده RISC به دلیل سادگی به مجموعه دستورالعمل اجازه می دهد تا از فضای باز روی ریزپردازنده استفاده کند.

- در مقایسه با سایر پردازنده ها بسیار ساده است، به همین دلیل می تواند کار خود را در یک چرخه ساعت کامل کند.




از معایب پردازنده های CISC می توان به موارد زیر اشاره کرد.

- عملکرد این پردازنده ممکن است بسته به کد در حال اجرا تغییر کند زیرا دستورالعمل‌های بعدی ممکن است به دستورالعمل قبلی برای اجرای آنها در یک چرخه بستگی داشته باشد.

- دستورالعمل های پیچیده اغلب توسط کامپایلرها و برنامه نویسان استفاده می شود.

- این پردازنده ها به حافظه بسیار سریعی برای نگهداری دستورالعمل های فردی نیاز دارند که از مجموعه عظیمی از حافظه پنهان برای پاسخ به دستورات در مدت زمان کوتاهی استفاده می کنند.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک