|
Scris de Administrator
|
|
Arhitectura unitatii centrale de calcul (CPU) este unul din elementele cele mai
importante care trebuie avut in vedere in analiza oricarui sistem de calcul. Principalele
concepte luate in considerare si intalnite aici sunt urmatoarele: - Arhitecturi de tip von Neuma
- Arhitecturi de tip Harvard
- CISC
- RISC
Arhitecturi de tip von Neumann
Cele mai multe microcontrolere sunt realizate pe baza acestei arhitecturi de sistem.
Microcontrolerele bazate pe aceasta arhitectura au o unitate centrala (CPU) caracterizata de
existenta unui singur spatiu de memorie utilizat pentru memorarea atat a codului
instructiunilor cat si a datelor ce fac obiectul prelucrarii. Exista deci o singura magistrala
interna (bus) care este folosita pentru preluarea a instructiunilor (fetch opcod) si a datelor;
efectuarea celor doua operatii separate, in mod secvential, are ca efect, cel putin principial,
incetinirea operatiilor. Este arhitectura standard (cea mai des intalnita) si pentru
microprocesoarele de uz general.
Arhitecturi de tip Harvard
La aceasta arhitectura exista spatii de memorie separate pentru program si date. În
consecinta ar trebui sa existe si magistrale separate (de adrese si date) pentru codul
instructiunilor si respectiv pentru date. Principial exista astfel posibilitatea executiei
cvasiparalele (suprapunerii) a celor doua operatii mentionate anterior. Codul unei instructiuni
poate fi preluat din memorie in timp ce se executa operatiile cu datele aferente instructiunii
anterioare. Este posibila (cel putin teoretic) o executie mai rapida, pe seama unei complexitati
sporite a microcircuitului, mai ales atunci cand exista si un pipeline. Este arhitectura standard
pentru procesoarele numerice de semnal (DSP). Datorita costului mare al implementarii unei
astfel de arhitecturi, in cazul microcontrolerelor se intalneste mai ales o arhitectura
Harvard modificata, cu spatii de memorie separate pentru program si date, dar cu magistrale
comune pentru adrese si date.
CISC
Aproape toate microcontrolerele au la baza realizarii CPU conceptul CISC (Complex
Instruction Set Computer). Aceasta inseamna un set uzual de peste 80 instructiuni, multe din
ele foarte puternice si specializate. De obicei multe din aceste instructiuni sunt foarte diferite
intre ele: unele opereaza numai cu anumite spatii de adrese sau registre, altele permit numai
anumite moduri de adresare, etc. Pentru programatorul in limbaj de asamblare exista unele
avantaje prin utilizarea unei singure instructiuni complexe in locul mai multor instructiuni
simple (analog macroinstructiunilor clasice dintr-un limbaj de asamblare) .
RISC
RISC (Reduced Instruction Set Computer) este un concept de realizare a CPU care a
inceput sa fie utilizat cu succes de ceva timp si la realizarea microcontrolerelor. Prin
implementarea unui set redus de instructiuni care se pot executa foarte rapid si eficient, se
obtine o reducere a complexitatii microcircuitului, suprafata disponibilizata putand fi utilizata
in alte scopuri. Printre caracteristicile asociate de obicei unui CPU RISC se pot mentiona:
- arhitectura Harvard modificata sau von Neumann
- viteza sporita de executie prin implementarea unui pipeline pentru instructiuni
- set de instructiuni ortogonal (simetric): orice instructiune opereaza cu orice spatiu de
adrese (de memorie) sau orice registru, instructiunile nu prezinta combinatii speciale,
exceptii, restrictii sau efecte colaterale.
|
