İŞLEMCİ MİMARİLERİ

1030710473 – Aynur Temel

Mikroişlemciler mimari (architecture) olarak gruplara

ayrılırlar. Ortak mimariye sahip olan işlemciler aynı komutları tanımakta ve aynı

yazılımları çalıştırabilmektedirler.

En meşhur mikroişlemci mimarisi Intel’in x86 işlemcisidir. Intel ilk x86 tabanlı işlemcisini 8086 olarak 1978 yılında piyasaya sürdü. Daha sonraki yıllarda yeni nesil x86 tabanlı işlemciler çıkarıldı. 286,386,486, Pentium ve Pentium Pro olarak bu kuşakları görebilmekteyiz. Pentium II, Celeron, Pentium III, Xeon ve Katmai, altıncı kuşak Pentium Pro’nun varyasyonlarıdır.

İntel x86

Intel’in haricindeki diğer mimariler ise şunlardır: Modern Machintosh’larda bulunan PowerPC, eski Mac’lerdeki 68oxo serisi, Digital ve Compaq’ın güçlü serverlerinde kullanılan Alpha ailesi, Silicon Grahics’in Mips Rxooo serisi, Hawlett-Packard’ın PARISC’i ve Sun Microsystems’e ait SPARC’tır.

Yıllar geçtikçe iki işlemci ailesi piyasaya hakim olmaya başladı Intel Pentium ve Motorola PowerPC. Bu iki işlemci aynı zamanda uzun yıllar boyunca kullanılacak ve günümüze kadar değişmeyecek iki farklı mimariye sahiplerdi.

Mimari Modeller İşlemci tasarımları iki farklı mimaride

şekillenir: CISC (Complex Instruction Set

Computer) -Intel, AMD vb... RISC (Reduced Instruction Set

Computer) -Power PC, Sun Sparc vb...

Mimariler ortaya çıktıkları dönemin hakim dizayn felsefesini yansıtırlar. X86'nın dünyaya geldiği 1970'lerde, veri saklama cihazları ve hafıza bugünün standartlarına göre çok kısıtlıydı. Bu kaynakları tasarruflu bir şekilde kullanabilmek için CISC diye bilinen bir mimari benimsendi.

CISC Mimarisi CISC (Complex Instruction

Set Computer), geleneksel bilgisayar mimarisidir.

70’li yıllarda geliştirilen bu mimari, programlanması kolay

ve etkin bellek kullanımı sağlayan tasarım felsefesinin

ürünüdür.

Yüksek Düzeyli

Dil

Makine Dili

Mikrokod

ALU,Registerler

…

Derleme

Çözme

İşleme

CISC tabanlı bir işlemcinin çalışma biçimi

Yazılım

Donanım

İşlemcinin, komut kodlarının her birine karşılık gelen mikrokod komut gruplarını içeren ROM belleği vardır. Bir makine kodu işlemciye eriştiğinde, işlemci kodun daha basit komutlara ayrılmış parçalarını yürütür.

Ana Bellek

Mikrokod ROM

Makine Kontrol Birimi

REG.

REG.

Bu yapıda, komut kümesi aynı kaldığı için programlar, farklı sistemler üzerinde yeniden derlemeye gerek kalmaksızın çalıştırılabilirler. Geliştirilen yeni komutlar eskilerinin üzerine eklenerek geriye doğru olan uyumluluk sağlanır.

RISC Mimarisi Bu mimari, CISC mimarili

işlemcilerin kötü yanlarına piyasanın tepkilerine cevap olarak tasarımcı firmalardan

IBM, Apple ve Motorola tarafından sistematik olarak

tasarlanmıştır.

RISC mimarisinin 3 felsefesi vardır: Bütün komutlar tekbir çevrimde

çalıştırılmalıdır. Belleğe sadece Load ve Store

komutlarıyla erişilmelidir. Bütün icra işlemleri Mikrokod

kullanmadan donanımdan çalıştırılmalıdır.

CISC Modeli RISC Modeli

Ana Bellek

Komut ve Veriyolu

KontrolBirimi

Mikrokod ROM

Ön Bellek

Ana Bellek

Komut Ön Belleği

Veri Ön belleği

Donanım Kontrol

Veriyolu

Mikro programların yürütülmesi kolaydır.

Geriye doğru uyumludur. Mikrokod ROM’A eklenen her bir

komut ile CPU daha yetenekli olmaya başlamakta ve verilen bir görevi yürütmek için daha az zaman harcamaktadır.

CISC Mimarisinin Avantajları

Azaltılmış komut kümesi sayesinde daha hızlı çalışırlar.

Komut kümesi az olunca donanımsal basitlik söz konusudur.

CISC işlemcilere göre daha çabuk tasarlanabilirler.

Yüksek seviyeli dilleri destekler.

RISC Mimarisinin Avantajları

CPU yapısı her kuşak işlemci ile beraber daha karmaşıklaşmıştır.

Farklı komutlar farklı sayıda saat çevrimine gerek duyacaklarından performans düşmesi gözlenir.

CISC Mimarisinin Dezavantajları

RISC işlemcinin performansı işlediği

kodun algoritmasına çok bağlıdır. Eğer

programcı veya derleyici komut

programlamada zayıf kalırsa, işlemci

atıl durumda kalarak bir parça gecikme oluşturulur.

RISC Mimarisinin Dezavantajları