Архитектура процессора – образное понятие,
характеризующие качественные и функциональные показатели процессора. В
англоязычной литературе для этого понятия используется термин microarchitecture (µarch или uarch).
Системой команд (СК) называются
принципы построения команд, способы их обработки и набор команд
процессора. В англоязычной литературе для обозначения системы команд
используют термин instruction set.
Архитектура фон Неймана или фоннеймановская архитектура
– архитектура вычислительной системы, предполагающая совместное
хранение программы и данных в памяти компьютера. Является архитектурой
вычислительной системы в целом, но её особенности вносят существенные
особенности в архитектуру процессора. В англоязычной литературе для
обозначения такой архитектуры используют термин von Neumann architecture.
Противоположностью архитектуре фон Неймана является Гарвардская архитектура,
которая предполагает раздельное хранение программы и данных, позволяя
ускорить работу по их выборке. В англоязычной литературе рассмотренную
архитектуру обозначают термином Harvard architecture.
Разработано несколько принципов обработки данных и команд. Например, в соответствии с классификацией Флинна (англ.: Flynn's taxonomy) выделяется четыре принципа обработки команд:
-
Одна команда один поток данных (ОКОД) – процессор выполняет один поток команд, оперируя одним потоком данных. Для англоязычной аудитории используются термин Single Instruction, Single Data (SISD). -
Одна команда множественный поток данных (ОКМД)
– принцип организации системы команд, позволяющий обеспечить
параллелизм на уровне данных. В англоязычной литературе для такого
принципа организации используется термин Single Instruction, Multiple Data (SIMD). -
Множественный поток команд один поток данных (МКОД) –
принцип организации системы команд, позволяющий обеспечить параллелизм
на уровне команд. В англоязычной литературе используется термин Multiple Instruction Single Data (MISD). -
Множественный поток команда множественный поток данных (МКМД)
– принцип организации системы команд, позволяющий обеспечить
параллелизм на уровне и команд, и данных. В англоязычной литературе
используется термин Multiple Instruction Multiple Data (MIMD).
|
|
Одиночный поток команд |
Множественный поток команд |
|
Одиночный поток данных |
Одна команда одно данное (ОКОД) |
Несколько команд одно данное (НКОД) |
|
Множественный поток данных |
Одна команда несколько данных (ОКМД) |
Несколько команд несколько данных (МКМД) |
Очень длинная машинная команда (ОДМК)
– один из принципов создания системы команд процессора, предполагающая,
что одна команда процессора может содержать несколько операций. В
англоязычной литературе для рассматриваемой архитектуры принят термин Very long instruction word (VLIW).
В 1985 году корпорацией Сан Майкросистемс (англ.: Sun Microsystems) была разработана масштабируемая процессорная архитектура (МПА). В англоязычной литературе для обозначения данной архитектуры используют термин Scalable Processor ARChitecture или просто SPARC. Для русскоязычной документации зачастую используют термин СПАРК, являющийся транслитерацией английского термина.
В современном мире разработано несколько десятков архитектур процессоров.
Наиболее популярной является архитектура x86 или Интел 80х86 (англ.: Intel 80x86),
разработанная корпорацией Интел. Многие компании производили процессоры
с данной архитектурой, но наиболее широкую известность получили
процессоры Интел 8086, 80186, 80286, 80386 и 80486. Процессоры данной
архитектуры выпускались в СССР и России, например КР1810ВМ86. Для данной
архитектуры также распространено название Архитектура Интел (англ.: Intel Architecture) или АИ (англ.: IA).
Архитектура x86 предполагает 32-разрядные шины. Поэтому данную
архитектуру иногда называют ИА-32 (IA-32). Впоследствии корпорацией АМД
(AMD) была предложена архитектура x86-64, которую также называют АМД64 (англ.: AMD64). В корпорации Интел, которая является прямым конкурентом АМД, данная архитектура и набор команд называется Интел-64 (англ.: Intel-64).
Мультимедийное расширение (ММР) –
специальное расширение системы команд процессоров, предназначенных для
обработки потоковых звуковых и видео данных. В англоязычной литературе
для данного понятия распространён термин Multimedia Extensions (MMX).
Потоковое ОКМД-расширение процессора (ПОМР)
– набор команд ОКМД, разработанный корпорацией Интел, и использованный в
процессорах Пентиум III. В англоязычной литературе для такого набора
команд применяется термин Streaming SIMD Extensions (SSE). Впоследствии были разработаны ПОМР2 (англ.: SSE2), ПОМР3 (англ.: SSE3), ПОМР4 (англ.: SSE4), которые применялись в различных процессорах.
В настоящее время разработано гораздо больше
архитектур и систем команд, чем мы смогли рассмотреть. Впоследствии мы
вернёмся к этому разделу и посвятим отдельную статью различным
архитектурам и системам команд процессоров.
| 
