Архитектура, т. е. логическая организация микропроцессора, однозначно определяет свойства, особенности и возможности построения вычислительной системы на базе данного микропроцессора.
Современные микропроцессоры, при всем разнообразии их типов, моделей и производителей, имеют одну из трех типов архитектуры: CISC, RISC и MISC (это относится к микропроцессорам универсального, а не специального применения).
Архитектура CISC (Complex Instruction Set Computer) - командо-комплексная система управления компьютером. Отличается повышенной гибкостью и расширенными возможностями РС, выполненного на микропроцессоре, и характеризуется:
1) большим числом различных по длине и формату команд;
2) использованием различных систем адресации;
3) сложной кодировкой команд.
Архитектура RISC (Reduced Instrucktion Set Computer) - командо-однородная система управления компьютером, имеет свои особенности:
1) использует систему команд упрощенного типа: все команды имеют одинаковый формат с простой кодировкой, обращение к памяти осуществляется командами загрузки (данных из ОЗУ в регистр микропроцессора) и записи (данных из регистра микропроцессора в память), остальные используемые команды - формата регистр-регистр;
2) при высоком быстродействии допускается более низкая тактовая частота и меньшая степень интеграции СБИС VLSI;
3) команда меньше нагружает ОЗУ;
4) отладка программ на RISC более сложна, чем на CISC;
5) с архитектурой CISC программно несовместима.
Архитектура MISC (Multipurpose Instruction Set Computer) - многоцелевая командная система управления компьютером, сочетает в себе преимущества CISC и RISC. Элементная база состоит из отдельных частей (могут быть объединены в одном корпусе): основная часть (HOST - ведущая), архитектуры RISC CPU, а расширяемая часть - с подключением ПЗУ (ROM) микропрограммного управления. При этом вычислительная система приобретает свойства CISC: - основные команды работают на HOST, а команды расширения образуют адрес микропрограммы для своего выполнения. HOST выполняет команды за один такт, а расширение эквивалентно CPU со сложным набором команд (CISC). Наличие ПЗУ устраняет недостаток RISC, связанный с тем, что при компиляции с языка высокого уровня код операции (микропрограмма) уже дешифрирована и открыта для программиста.
Типы микропроцессоров.
Как известно, микропроцессоры бывают трех типов:
- однокристальные микропроцессоры,
- однокристальные микро-ЭВМ (All-In-Once - все в одном),
1) Однокристальные микропроцессоры характерны тем, что:
- система команд фиксирована;
- содержат основные элементы кристалла: АЛУ, дешифратор команд, узел микропрограммного управления, узел управления обменом;
- не позволяют наращивать разрядность обрабатываемых слов каскадированием;
- шины данных, адреса, управления - мультиплексируемы.
2) Однокристальные микро-ЭВМ (ОМЭВМ) отличаются тем, что:
- кроме микропроцессора, кристалл включает в себя обрамление: ГТИ, контроллер прерываний, порты, таймер, ОЗУ, буфер команд;
- их применение очень просто (например, контроллер KBD в РС):
- вследствие низкой тактовой частоты, производительность ОМЭВМ невелика, но они и не предназначаются для высокоскоростных операций.
3) Секционные микропроцессоры характерны тем, что:
- допускают наращивание разрядности объединением одноименных линий нескольких чипов одинакового назначения;
- дезинтегрированы на отдельные компоненты АЛУ и ИМС обрамления;
- позволяют наращивать разрядность шин данных, адреса, АЛУ и объем подключаемой оперативной памяти:
- могут работать в разных системах команд, в соответствии с прошивкой микропрограмм.
Персональные компьютеры, в подавляющем большинстве выполняются на однокристальных микропроцессорах. Одни их первых, разработанные фирмой IBM, выполнялись на микропроцессорах i8088, позже - на 8086. Первый АТ-компьютер был выполнен с использованием микропроцессора i80286, после разработки фирмой Intel микропроцессоров i80386 и i80486, выпускались компьютеры типа РС-386 двух модификаций, позже PC-486 в трех модификациях. Дальнейшее развитие персональных компьютеров стало возможным после разработки и выпуска нового семейства микропроцессоров типа Pentium. Сравнительные характеристики микропроцессоров семейства 80х86 и Pentium приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1. Сравнительные характеристики однокристальных CPU семейства 80х86.
Тип микропроцессора
Количество выводов
F
такт МГц
Разрядность адр/дн
Быстродействие mips
Скорость обмена МВ/сек
Транзисторов
в одном кристалле
103
8086
40
10
20/16
0,33
1,4
29
8088
40
10
20/8
0,33
0,7
29
80286
68
25
24/16
1,2
8,0
134
80386DX
132
40
32/32
6,0
66,0
275
80386SX
100
33
24/16
4,5
30,0
275
80486DX
168
50
32/32
20,0
106
1200
80486SX
168
33
32/32
16,5
-
1185
80486DX2
168
50/66
32/32
54
-
1300
Pentium
273
и более
>100
32/64
>112
>528
3100
и более
Контрольные вопросы.
1. В чем состоят особенности архитектуры CISC микропроцессора?
2. В чем достоинства и недостатки архитектуры RISC?
3. Какая архитектура микропроцессора свободна от недостатков CISC и RISC?
4. Как работает система с архитектурой MISC?
5. В чем особенности однокристальных микропроцессоров?
6. Что такое однокристальная микро-ЭВМ?
6. В чем достоинства секционных микропроцессоров?
8. Какую разрядность адреса/данных имеют микропроцессоры i386, i486?
9 В чем основное отличие микропроцессоров типа "Pentium"?
Знаете ли Вы, что такое мысленный эксперимент, gedanken experiment? Это несуществующая практика, потусторонний опыт, воображение того, чего нет на самом деле. Мысленные эксперименты подобны снам наяву. Они рождают чудовищ. В отличие от физического эксперимента, который является опытной проверкой гипотез, "мысленный эксперимент" фокуснически подменяет экспериментальную проверку желаемыми, не проверенными на практике выводами, манипулируя логикообразными построениями, реально нарушающими саму логику путем использования недоказанных посылок в качестве доказанных, то есть путем подмены. Таким образом, основной задачей заявителей "мысленных экспериментов" является обман слушателя или читателя путем замены настоящего физического эксперимента его "куклой" - фиктивными рассуждениями под честное слово без самой физической проверки. Заполнение физики воображаемыми, "мысленными экспериментами" привело к возникновению абсурдной сюрреалистической, спутанно-запутанной картины мира. Настоящий исследователь должен отличать такие "фантики" от настоящих ценностей.
Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.
Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").
Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.
Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.
Понятие "мысленный эксперимент" придумано специально спекулянтами - релятивистами для шулерской подмены реальной проверки мысли на практике (эксперимента) своим "честным словом". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
