MicroSPARC: искрометная установка!

Nikitos & Andrushock

Xakep, номер #054, стр. 054-020-3

Процессор

Описываемая модель функционирует на базе RISC-процессора MicroSpark II STP1012PGA, работающего на частоте 110 MgHz. Для неосведомленного читателя следует пояснить, что на данном этапе развития компьютерных технологий существуют две основных процессорных архитектуры: CISC (Complete Instruction Set Computer, "компьютер с полным набором инструкций") и RISC (Reduced Instruction Set Computer, "компьютер с сокращенным набором инструкций"). Процессоры первой категории подразумевают наличие большого числа высокоуровневых инструкций обработки информации, машинных команд, которые иногда даже выполняются за несколько тактов. Эти процессоры характеризуются сравнительно небольшим количеством регистров и большим числом аппаратно поддерживаемых команд (в некоторых процессорах даже присутствуют инструкции работы с mp3-звуком, кодеком div'x и т.д.). Понятно, что любая, даже самая сложная операция, может быть представлена в виде композиции конечного числа элементарных дискретных шагов. Обработку информации в этом случае можно представить себе в виде конвейера на заводе - над информацией поочередно выполняются какие-то элементарные операции, которые придают ей необходимую форму.

Как выяснилось, такой путь эффективнее в ряде случаев, но далеко не всегда. Есть класс задач, в которых такой подход показывает себя с худшей стороны. На самом деле, правда, как всегда, посередине - при использовании как CISC, так и RISC-архитектур в чистом виде, появляются совершенно абсурдные моменты. Так, например, особо фанатичные RISC-производители, отказываясь от аппаратно реализованного оператора умножения чисел, предлагают системным программистам заменять его многократным сложением (к слову, аппаратная реализация оператора умножения работает так же). Однако вставал вопрос: как же быть, если религия RISC не позволяет им ввести на аппаратный уровень оператор цикла? :)

По этой причине в современных системах используется гибрид этих технологий, в чистом виде они уже почти не применяются.

В девяностых годах инженерный коллектив компании Sun столкнулся с проблемой невозможности дальнейшего повышения производительности выпускаемых систем посредством наращивания частот процессоров, оставляя их конкурентоспособными на рынке рабочих станций. Выход был один - повышать эффективность представления и обработки информации в уже существующих процессорах, модифицируя наиболее рациональным образом набор команд и выстраивая многопотоковую конвейерную систему.

Разработанное решение было воплощено в процессоре MicroSparc II. Этот кристалл представляет собой высокоинтегрированную микросхему, состоящую из арифметико-логического устройства (которое включает в себя блоки целочисленной и вещественной арифметики), устройства управления регистрами, а также множества разделенных регистров команд и данных.