Bộ vi xử lý - Phân loại
Một bộ vi xử lý có thể được phân thành ba loại:
Bộ xử lý RISC
RISC là viết tắt của Reduced Instruction Set Computer. Nó được thiết kế để giảm thời gian thực hiện bằng cách đơn giản hóa tập lệnh của máy tính. Sử dụng bộ xử lý RISC, mỗi lệnh chỉ yêu cầu một chu kỳ đồng hồ để thực thi kết quả trong thời gian thực thi thống nhất. Điều này làm giảm hiệu quả vì có nhiều dòng mã hơn, do đó cần nhiều RAM hơn để lưu các lệnh. Trình biên dịch cũng phải làm việc nhiều hơn để chuyển đổi các lệnh ngôn ngữ cấp cao thành mã máy.
Một số bộ xử lý RISC là -
- Nguồn PC: 601, 604, 615, 620
- DEC Alpha: 210642, 211066, 21068, 21164
- Bộ xử lý RISC MIPS: TS (R10000)
- PA-RISC: HP 7100LC
Kiến trúc của RISC
Kiến trúc bộ vi xử lý RISC sử dụng bộ hướng dẫn được tối ưu hóa cao. Nó được sử dụng trong các thiết bị di động như Apple iPod do hiệu quả năng lượng của nó.
Đặc điểm của RISC
Các đặc điểm chính của bộ xử lý RISC như sau:
Nó bao gồm các hướng dẫn đơn giản.
Nó hỗ trợ các định dạng kiểu dữ liệu khác nhau.
Nó sử dụng các chế độ địa chỉ đơn giản và hướng dẫn độ dài cố định cho đường ống.
Nó hỗ trợ đăng ký để sử dụng trong mọi ngữ cảnh.
Thời gian thực hiện một chu kỳ.
Hướng dẫn “TẢI” và “CỬA HÀNG” được sử dụng để truy cập vị trí bộ nhớ.
Nó bao gồm số lượng thanh ghi lớn hơn.
Nó bao gồm số lượng bóng bán dẫn ít hơn.
Bộ xử lý CISC
CISC là viết tắt của Complex Instruction Set Computer. Nó được thiết kế để giảm thiểu số lượng lệnh trên mỗi chương trình, bỏ qua số chu kỳ trên mỗi lệnh. Trọng tâm là xây dựng các hướng dẫn phức tạp trực tiếp vào phần cứng.
Trình biên dịch phải thực hiện rất ít công việc để dịch một ngôn ngữ cấp cao sang ngôn ngữ cấp hợp ngữ / mã máy vì độ dài của mã tương đối ngắn, do đó cần rất ít RAM để lưu các lệnh.
Một số Bộ xử lý CISC là -
- IBM 370/168
- VAX 11/780
- Intel 80486
Kiến trúc của CISC
Kiến trúc của nó được thiết kế để giảm chi phí bộ nhớ vì cần nhiều bộ nhớ hơn trong các chương trình lớn hơn, dẫn đến chi phí bộ nhớ cao hơn. Để giải quyết vấn đề này, có thể giảm số lượng lệnh trên mỗi chương trình bằng cách nhúng số lượng thao tác vào một lệnh đơn.
Đặc điểm của CISC
- Nhiều chế độ địa chỉ.
- Số lượng hướng dẫn lớn hơn.
- Độ dài thay đổi của các định dạng lệnh.
- Có thể cần nhiều chu kỳ để thực hiện một lệnh.
- Logic giải mã lệnh rất phức tạp.
- Cần có một lệnh để hỗ trợ nhiều chế độ định địa chỉ.
Bộ xử lý đặc biệt
Đây là những bộ xử lý được thiết kế cho một số mục đích đặc biệt. Một số bộ xử lý đặc biệt được thảo luận ngắn gọn -
Bộ đồng xử lý
Bộ đồng xử lý là bộ vi xử lý được thiết kế đặc biệt, có thể xử lý chức năng cụ thể của nó nhanh hơn nhiều lần so với bộ vi xử lý thông thường.
For example - Bộ đồng xử lý toán học.
Một số bộ đồng xử lý toán học của Intel là -
- 8087-được sử dụng với 8086
- 80287-used with 80286
- 80387-được sử dụng với 80386
Bộ xử lý đầu vào / đầu ra
Nó là một bộ vi xử lý được thiết kế đặc biệt có bộ nhớ cục bộ của riêng nó, được sử dụng để điều khiển các thiết bị I / O với sự tham gia của CPU tối thiểu.
For example -
- Bộ điều khiển DMA (Truy cập bộ nhớ trực tiếp)
- Bộ điều khiển bàn phím / chuột
- Bộ điều khiển hiển thị đồ họa
- Bộ điều khiển cổng SCSI
Máy vận chuyển (Máy tính bán dẫn)
Bộ chuyển tiếp là một bộ vi xử lý được thiết kế đặc biệt với bộ nhớ cục bộ của riêng nó và có các liên kết để kết nối bộ phát này với bộ phát khác để liên lạc giữa các bộ xử lý. Nó được thiết kế lần đầu tiên vào năm 1980 bởi Inmos và nhắm đến việc sử dụng công nghệ VLSI.
Một bộ chuyển tiếp có thể được sử dụng như một hệ thống xử lý đơn lẻ hoặc có thể được kết nối với các liên kết bên ngoài, giúp giảm chi phí xây dựng và tăng hiệu suất.
For example - Bộ vi xử lý 16-bit T212, 32-bit T425, dấu phẩy động (T800, T805 & T9000).
DSP (Bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số)
Bộ xử lý này được thiết kế đặc biệt để xử lý tín hiệu tương tự thành dạng kỹ thuật số. Điều này được thực hiện bằng cách lấy mẫu mức điện áp trong các khoảng thời gian đều đặn và chuyển điện áp tại thời điểm đó thành dạng kỹ thuật số. Quá trình này được thực hiện bởi một mạch được gọi là bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số, bộ chuyển đổi A sang D hoặc ADC.
DSP chứa các thành phần sau:
Program Memory - Nó lưu trữ các chương trình mà DSP sẽ sử dụng để xử lý dữ liệu.
Data Memory - Nó lưu trữ thông tin cần xử lý.
Compute Engine - Nó thực hiện xử lý toán học, truy cập chương trình từ bộ nhớ chương trình và dữ liệu từ bộ nhớ dữ liệu.
Input/Output - Nó kết nối với thế giới bên ngoài.
Các ứng dụng của nó là -
- Tổng hợp âm thanh và âm nhạc
- Nén âm thanh và video
- Xử lý tín hiệu video
- Tăng tốc đồ họa 2D và 3d.
For example - Dòng TMS 320 của Texas Instrument, ví dụ: TMS 320C40, TMS320C50.