Архитектура системы команд CISC и RISC

Двумя основными архитектурами набора команд, используемыми компьютерной промышленностью на современном этапе развития вычислительной техники являются архитектуры CISC и RISC.

CISC (Complete Instruction Set Computer) — компьютер с полным набором команд.

Эта архитектура является практическим стандартом для рынка микрокомпьютеров. Для CISC-процессоров характерно: сравнительно небольшое число регистров общего назначения; большое количество машинных команд; большое количество методов адресации; большое количество форматов команд различной разрядности; преобладание двухадресного формата команд; наличие команд обработки типа регистр-память.

RISC (Reduced Instruction Set Computer) — компьютер с сокращённым набором команд.

Это концепция проектирования процессоров, которая во главу ставит следующий принцип: более компактные и простые инструкции выполняются быстрее. Простая архитектура позволяет удешевить процессор, поднять тактовую частоту, а также распараллелить исполнение команд между несколькими блоками исполнения. Многие ранние RISC-процессоры даже не имели команд умножения и деления.

Система команд разрабатывалась таким образом, чтобы выполнение любой команды занимало небольшое количество машинных тактов (предпочтительно один машинный такт).

Для обработки, как правило, используются трехадресные команды, что помимо упрощения дешифрации дает возможность сохранять большее число переменных в регистрах без их последующей перезагрузки.

СТРУКТУРА ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

Персональный компьютер или персональная ЭВМ (ПЭВМ) — электронная вычислительная машина, с которой может работать пользователь, не являющийся профессиональным программистом, основное достоинство которой - принцип открытой архитектуры.

Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:

- системный блок, в котором размещаются устройства обработки и хранения информации;

- монитор - устройство отображения информации;

- клавиатуру — основное устройство ввода информации в ПК;

- мышь – манипулятор, упрощающий взаимодействия пользователя с ПК.

Системный блок

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты, называемые внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними или периферийными.

Упрощенная блок-схема ПЭВМ

Корпус системного блока может иметь горизонтальную (DeskTop) или вертикальную (Tower — башня) компоновку.

Кроме формы, для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором который обязательно должен быть согласован с форм-фактором главной (системной) платы компьютера - материнской платы.

Материнская плата - основная плата персонального компьютера. На ней размещаются:

МП(микропроцессор), или центральный процессор [CPU, от англ. Central Processing Unit) — основной рабочий компонент компьютера;

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени;

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) микросхема, предназначенная для длительного хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации, в том числе и когда компьютер выключен;

ГТИ (генератор тактовых импульсов), тактовые импульсы задает одна из микросхем, входящая в микропроцессорный комплект (чипсет);

Чипсет (ChipSets)(микропроцессорный комплект) набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;

Контроллер прерываний обслуживает процедуры прерывания, принимает запрос на прерывание от внешних устройств, определяет уровень приоритета этого запроса и выдает сигнал на выполнение прерывания процессору;

Прерывание — временный останов выполнения одной программы в целях оперативного выполнения другой, в данный момент более важной (приоритетной) программы.

Контроллер клавиатуры;

Таймер - внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени.

Контроллеры (адаптеры)служат для подключения периферийных устройств к шинам микропроцессора, обеспечивая совместимость их интерфейсов. Они осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропроцессора и реализуются, как правило, на отдельных печатных платах, вставляемых в унифицированные разъемы(слоты) на материнской плате. Через эти разъемы контроллеры устройств подключаются непосредственно к шине.

Системная шина— основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина включает в себя:

-шину данных (ШД), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда, обычно 64-разрядная;

-шину адреса (ША), состоящую из проводов и схем сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства, обычно 32-разрядная;

-шину команд (ШК), содержащую провода и схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки компьютера, в большинстве современных процессоров шина команд 32-разрядная, хотя существуют 64-разрядные процессоры и даже 128-разрядные.

В системном блоке расположен БП (блок питания), содержащий системы сетевого питания ПК и преобразующий переменное напряжение электросети в постоянное напряжение различной полярности и величины. Блок питания содержит вентилятор, создающий циркулирующие потоки воздуха для охлаждения системного блока.

Кроме сетевого, в компьютере имеется также автономный источник питания — аккумулятор. К аккумулятору подключается таймер — внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени. Таймер продолжает работать и при отключении компьютера от сети.

Дисковая память относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач, в ней, в частности, хранится все программное обеспечение компьютера. В качестве устройств внешней памяти, размещаемых в системном блоке, используются накопители на жестких (НЖМД) и гибких (НГМД) магнитных дисках, накопители на оптических дисках (НОД)и др.