В этой статье мы познакомимся с определением архитектуры процессора и самыми распространёнными и актуальными архитектурами.
Перед тем, как вы начнёте читать статью, хочу сказать, что на моем канале будут выходить дополнительные статьи по устройству процессора, например регистры, оптимизация, прерывания, pipeline, тракт данных и тд. Также хотелось дополнить, что в будущем будут выходить статьи для дополнительного изучения мира информационных технологий. Не буду больше отвлекать, приятного чтения.
Развитие процессорных архитектур характеризуется постоянным стремлением к повышению производительности вычислительных систем. Каждая из указанных архитектур стремится компенсировать недостатки и ограничения других. И в то же время при улучшении одних характеристик могут ухудшиться другие.
Любая программа (даже OC) состоит из команд, которые должен выполнить процессор. Чтобы ему это удавалось, в него закладывается набор инструкций, благодаря которым каждый запрос обрабатывается правильно. То есть процессор должен знать инструкции, а программа должна быть под них заточена, в этом и есть весь смысл ПК.
Какие существуют виды?
Существуют большое количество архитектур процессор, но знать их все нету смысла, можно разобраться только с несколькими видами, объединяющими в себе много архитектур.
В первую очередь, бывают CISC и RISC. CISC — это Complex Instruction Set Computer, тип с полным набором команд.
Среди характеристик CISC:
- Длина команды может быть любой, поэтому больших инструкций много. Они выполняются не за один такт, а за несколько
- .Вычислительные арифметические действия выполняются по одному.
- Число регистров небольшое, каждое занято собственной функцией.
Когда CISC достигла потолка развития, её логичным продолжением стала RISC — Reduced Instruction Set Computer, то есть компьютер с сокращённым набором собственных команд.
Главное отличие от CISC — сокращённые набор команд, которые, в большинстве, выполняются по одной за такт. Регистров гораздо больше, чем у CISC-процессоров. И пусть программы из-за RISC стали длиннее из-за использования множества мелких команд, процессоры с этой архитектурой всё равно отличаются сниженным энергопотреблением.
RISC опережали CISC по производительности, они не полностью заменили собой предыдущую архитектуру. Среди основных причин — популярные Intel x86 и x86_64 от AMD сделаны на CISC, и многие компании слишком щедро вложились в технологию, чтобы от неё отказываться.
Также нельзя оставить без внимания MISC и VLIW. Здесь:
- MISC — это Minimal Instruction Set Computer, что значит «компьютер с минимальным набором команд». Здесь энергопотребление ниже, но производительность может быть повышена за счёт выполнения команд до того, как станет понятно, нужны они или нет.
- VLIW, наоборот, переводится как Very Long Instruction Word, то есть называется «очень длинная машинная команда». Здесь предполагается, что некоторые инструкции могут выполняться одновременно, а не по очереди. Это своего рода CISC-архитектура, но доработанная.
На эти базисы опирается большинство архитектур, а CISC остаётся наиболее популярной, так как на ней сделаны основные сборки инструкций Intel и AMD, ключевых игроков рынка.
Влияние на производительность.
Пока что не понятно, для чего нужно знать архитектуры процессора, но сейчас мы рассмотрим то, как все опирается на производительность.
Чем больше инструкций процессор может обрабатывать, тем лучше, ведь с большим количеством инструментов можно оптимальнее выполнять задачи вне зависимости от их сложности.
При этом важно понимать, что дело не в скорости, за которую отвечает разрядность процессора. Дело именно в обработке запросов и подходе к их решению.
Можно ли сравнивать архитектуры процессоров?
Кажется, что все очевидно ведь сами архитектуры отличаются по скорости выполнения команд, производительности и энергопотреблении, но не все так легко. Сейчас с каждым годом добавляется большое количество нововведений, ведь разработчики не стоят на месте и придумывают всё более лучшие решения. Уже упомянутые архитектуры постоянно улучшаются и обретают новые инструкции, которые чаще направлены на оптимизацию ПК, чтобы успевать за современными требованиями.
Как узнать архитектуру процессора?
Узнать, какая архитектура принята для вашего процессора, можно попробовать через спецификации. Но на самом деле, там эта информация может и не встретиться. Лучше воспользоваться программами, которые предоставляют больше данных о ваших ПК, вроде CPU-Z.
Используя CPU-Z, будет легко разобраться, как узнать какая сборка инструкций принята для ЦП. Ведь здесь будет поле Instructions в первом же окне. Здесь подробнее, какими инструкциями пользуется ваш процессор, а также его архитектура. Обычно она предпоследняя в строчке.
В этой статье показаны только самые главные моменты, которые представляют архитектуру процессора, но этих знаний достаточно для общего понимания.