MİMARİ ESASLAR

1. MİMARİ ESASLAR Bir bilgisayarın komut kümesi, programcının makineyi programlarken kullanabileceği ilkel emirleri veya makine komutlarının tamamının oluşturduğu kümeyi belirtir. İşlemci tasarımındaki komut seti mimarileri geçmiş tecrübeye dayanarak iki ekol üzerinde geliştirilmiştir. Bunlar CISC ve RISC tipi mimarilerdir.

2. CISC MİMARİSİ(Complex Instruction Set Computer) • Bu mimari, programlanması kolay ve etkin bellek kullanımı sağlayan tasarım felsefesinin bir ürünüdür. • Her ne kadar performans düşüklüğüne sebep olsa ve işlemciyi daha karmaşık hale getirse de yazılımı basitleştirmektedir. CISCmimarisi çok kademeli işleme modeline dayanmaktadır. İlk kademe, yüksek düzeyli dilin yazıldığı yerdir. Yüksek düzeyli dilin derlenmesiyle komutlar makine diline çevrilir. Sonraki aşamada makine diline çevrilen komutların kodları çözülerek, donanım birimlerini kontrol edebilen kodlara(mikrokod)dönüştürülür.

3. Veri yolu mantığını kontrol etmek için basitleştirilmiş komutlara mikrokod denilir ve bu tip bir uygulama mikroprogramlı uygulama olarak bilinir. • Mikroprogramlı sistemde, işlemcinin komut kodlarının her birine karşılık gelen mikrokod komut gruplarını içeren ROM belleği vardır. • Komutlar yerel bir ROM bellekte olduğundan ana bellekten on kat hızlı bulunup getirilebilirler.

7. CISC MİMARİSİNİN ÜSTÜNLÜKLERİ • Mikroprogramlama, assembly dilinin yürütülmesi kadar kolaydır ve sistemdeki kontrol biriminden daha ucuzdur. • Yeni komutlar ve mikrokod ROM’a eklemenin kolaylığı tasarımcılara CISC makinelerini geriye doğru uyumlu yapmalarına izin veriri. • Her bir komut daha yetenekli olmaya başladığından, verilen bir görevi yürütmek için daha az komut kullanılır. Bu, nispeten yavaş ana belleğin daha etkili kullanımını sağlar. • Mikroprogram komut kümeleri, yüksek seviyeli dillerin yapılarına benzer biçimde yazılabildiğinden, derleyici karmaşık olmak zorunda değildir.

8. CISC MIMARİSİNİN MAHZURLARI • İşlemci ailesinin ilk kuşakları genelde her yeni versiyon tarafından kabullenilmiştir. Böylece komut kodu ve çip donanımı bilgisayarların her kuşağıyla birlikte daha karmaşık hale gelmiştir. • Çok farklı uzunlukta komutların bulunması, farklı saat çevrimi gerektirir bu da makinenin performansını düşürür. • Çok özel güçlü komutlar yeteri kadar sık kullanılmıyor. Tipik bir programda mevcut komutların yaklaşık %20’si kullanılıyor. • Komutlar genellikle bayrak (durum) kodunu komuta bir yan etki olarak kurar. Bu ise ek saykıllar yani bekleme demektir.

10. RISC (Reduced Instruction Set Computer) • Bütün komutlar tek bir çevrimde çalıştırılmalıdır. • Belleğe sadece “load” ve “store” komutlarıyla erişilmelidir. • Bütün icra birimleri mikrokod kullanmadan donanımdan çalıştırılmalıdır.

11. İş-hattı Tekniği • Bilgisayar donanımının bir anda birden fazla komutu işlemcinin farklı alanlarında işleyebildiği tekniğe İş-hattı Tekniği denir.

12. Süper İş-hattı Teknolojisi

13. Süperskalar Mimari

14. RISC mimarinin sınırları • Bir RISC işlemcinin performansı işlediği kodun algoritmasına çok bağlıdır. Programcı veya derleyici iyi planlayamazsa işlemci atıl durumda kalabilir. • Hatalardan arındırma zordur. • Kodlar daha uzun olmaktadır. • Çok hızlı bellek sistemleri gerektirmektedir.

15. EPIC MİMARİSİ • VLIW (very long insturction word) çok uzun kelimeli komut demektir. Derleyici programdaki paralelliği tanımlar. Hangi işlerin bir başkasından bağımsız olduğunu belirleyerek donanıma bildirir. • EPIC mimarisi, VLIW teknolojisinin geliştirilmiş bir modelidir. • EPIC mimarisinin ilk örneği, IA-64 mimarisine dayalı Merced kod adlı Itanium işlemcidir.