Сравнительный анализ архитектур RISC и CISC

Им нужна производительность усложненных вычислений. Целые вычисления работают с целыми числами, для представления которых требуется меньшее число бит. Следовательно, они требуют меньше процессорных действий. Большинство бизнес-приложений, которые обеспечивают число заказанных изделий или вычисляют количество товаров на складе, используют главным образом усложненные вычисления.

Таблица 2. Достоинства и недостатки архитектур RISC и CISC.

RISC		CISC
Достоинства	Недостатки	Достоинства	Недостатки
Облегчается конвейерная, суперскалярная и другие виды параллельной обработки, планирование загрузки, предвыборка, переупорядочивание и т.д.	Значительная загрузка локального интерфейса процессора (двунаправленная шина данных D, шина управления C, шина адреса A)	Возможность выполнять большое количество разных инструкций.	высокая стоимость аппаратной части;
Более эффективно используется площадь кристалла (больше памяти – РОН, кэш).	Сложность программирования.		сложности с распараллеливанием вычислений.
Быстрее выполняется декодирование и исполнение команд – соответственно, выше тактовая частота.	Затрачивается значительная доля времени на дешифрацию команды.		Для обеспечения высокой скорости работы нужен конвейер процессора с большим количеством ступеней

Технология RISC не всегда подходит для применения в тех случаях, когда набор задач ограничен. Например, для сетевого оборудования встроенные вычислительные средства RISC, как правило, не подходят, поскольку большинство ситуаций, в которых вы можете оказаться, можно предвидеть, а использование для их решения множества небольших команд замедляет работу устройства. Технология CISC предпочтительна при решении большинства задач, так или иначе относящихся к серверам, поскольку требования к процессорам в данном случае легко предвидеть. С другой стороны, технология RISC предпочтительна в "непредсказуемых" случаях, например, при обслуживании баз данных и приложений.

Технология RISC не всегда подходит для применения в тех случаях, когда набор задач ограничен. Например, для сетевого оборудования встроенные вычислительные средства RISC, как правило, не подходят, поскольку большинство ситуаций, в которых вы можете оказаться, можно предвидеть, а использование для их решения множества небольших команд замедляет работу устройства. Технология CISC предпочтительна при решении большинства задач, так или иначе относящихся к серверам, поскольку требования к процессорам в данном случае легко предвидеть. С другой стороны, технология RISC предпочтительна в "непредсказуемых" случаях, например, при обслуживании баз данных и приложений.

Но все же CISC постепенно исчерпывает себя и немного тормозит развитие вычислительных способностей современных систем. К тому же, CISC процессоры сложны в проектировании и дороги в производстве и имеют проблемы с полноценным распараллеливанием вычислений (приходится постоянно оптимизировать софт).

Техническое задание

Введение

Настоящее техническое задание распространяется на разработку программы умножение двух чисел на языке  ассемблера под архитектуры RISC и CISC. Настоящая программа предназначена для оценки преимуществ и недостатков каждой из этих архитектур.

Основание для разработки

1. Программа разрабатывается на основе учебного плана кафедры  «Информатика и вычислительная техника» БФ СибГУТИ 2 курс.

2. Наименование работы: «Сравнительный анализ архитектур»

3. Исполнитель: студент группы И-121  Самойлова Т.А.

4. Соисполнители: нет.

Назначение

Настоящая программа предназначена для оценки преимуществ и недостатков каждой из архитектур персональных компьютеров RISC и CISC, а также для закрепления навыков программирования на языке ассемблера.

Требования к программе или программному изделию.

1. Требования к функциональным характеристикам:

1. Программа должна обеспечить возможность выполнения следующих функций:

1. Умножение двух чисел;
2. Вывод результата работы программы;

2. Требования к надежности:

   Возможность проверки достоверности работы программы на тестовом примере.

3. Требования к составу и параметрам технических средств:

Программа должна быть доступна пользователям с такими операционными системами, как Windows 7, Windows XP.

Рекомендуемая конфигурация: Windows XP.

Требования к программной документации

1. Разрабатываемая программа должна быть самодокументирована, то есть содержать необходимые комментарии.

2. Разрабатываемая программа должна быть сопровождена справочной информацией о структуре и более подробным описанием некоторых особенностей  разработки.

3. В состав сопровождающей документации должны входить:

1. пояснительная записка, содержащая описание разработки.

2. приложения, содержащие листинг программы и соответствующие скриншоты.

Разработка программ.

Программа умножения двух чисел написанная под архитектуру CISC на языке ассемблер.

.model small  ;Модель памяти

.stack 100h  ;Установка размера стека

.data   ;Начало сегмента данных программы

a dw 6

b dw 3

c dw 0

.code   ;Начало сегмента кода

start:

mov ax,a  ;записываем в регистр ax значение переменной a

mov di,b       ;записываем в регистр di значение переменной b

mul di            ;умножаем

mov c,ax    ;записываем результат в переменную c

mov ah, 09h  ; функция вывода

mov dx,offset c ; вывод результата

int 21h   

end start  ;конец

 

 

Программа умножения двух чисел написанная под архитектуру CISC на языке программирования C++ с ассемблерной вставкой.

#include <iostream.h>     

#include <conio.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <stdlib.h>

      void main()    

{int a=0, b=0, c=0;   //начало программы, объявление переменных

clrscr();    //функция очистки экрана

cout<<"vvedite a=";

           cin>>a;

           cout<<"vvedite b=";    //

cin>>b;    // ввод чисел

asm{                        //ассемблерная вставка, позволяет выполнить                           код //на языке ассемблера прямо в программе turbo c

mov ax,a         //записываем в регистр ax значение переменной a

     

 

 

        di,b         //записываем в регистр di значение b                                 

        mul di             // умножаем

mov c,ax    // записываем результат в переменную с

     }     //конец выполнения кода на языке ассемблера

          cout<<a<<"/"<<b<<"= ";  //вывод результата

     cout<<c;

getch();}    //конец основной программы

 

 

 

Программа умножения двух чисел, написанная под архитектуру  RISC.

 

          in a, Dec   считывание первого числа a.

in b, Dec  считывание второго числа b.

mul c, a, b  вычислить произведение c =a *b.

out c, Dec  напечатать содержимое с

          lc d, '\n'   записать код символа в d

out d, ASCII          напечатать содержимое d, как ASCII

             hlt     стоп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

В данной курсовой работе рассмотрены архитектуры RISC и CISC. Был проведен сравнительный анализ этих архитектур.

RISC архитектуры имеют значительно упрощенную структуру по сравнению с  СISC архитектуры. Это обусловлено меньшим набором операций, которые используются в процессоре. Меньше набор команд меньше элементов нужно для их реализации, меньше площадь на кристалле, также упрощается управляющий блок. В специализированных процессорах для каждой конкретной задачи необходим свой определенный набор команд, значит целесообразно использовать именно RISC архитектуру микропроцессора.

Так  с помощью использования специализированных RISC процессоров можно ускорить выполнения ряда задач, в мире наблюдается тенденция на распространения использования подобных процессоров.

Можно предположить, что число задач, решаемых подобным образом будет увеличиваться, как будет увеличиваться и количество типов процессоров, предназначенных для их  решения.

CISC постепенно исчерпывает себя и немного тормозит развитие вычислительных способностей современных систем. К тому же, CISC процессоры сложны в проектировании и дороги в производстве и имеют проблемы с полноценным распараллеливанием вычислений (приходится постоянно оптимизировать софт).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы.

.

1. «В помощь студентам», http://studentpmr.ru/?p=21309
2. Каган Б.М. «Электронно-вычислительные машины и системы» Москва «Радио и связь»2011г.
3. Новиков Ю.В. , Скоробогатов П.К.  «Основы микропроцессорной техники». 2009
4. Пирогов В. Ю, «Assembler учебный курс» Москва Издатель Молгачева С.В. 2001
5. «Сайт учебные материалы»http://gendocs.ru/v6210/%D0%BF%D1%80% D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81%D0%BE%D1%80%D1%8B_risc_%D0%B8_cisc
6. Смирнов А.Д.  «Архитектура вычислительных систем» Москва «Радио и связь» 2010 г.
7. Самоучители по ассемблеру в задачах и примерах, самоучитель по Tasm 3.0.
8. «Учебные материалы для студентов», http://studdi.ru/lection/avs/ lection3.html
9. «Форум программистов и сисадминов », http://www.cyberforum.ru/
10. Цилькер Б.Я., Орлов С.А.  «Организация ЭВМ и систем». Спб.: Питер 2009

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение.

Скриншоты.

Рисунок 1. Результат работы программ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Листинг программы.

 

 

Файл cisc.asm

 

.model small  

.stack 100h  

.data   

x dw 6

y dw 3

z dw 0

.code   

mov ax,x  

mov di,y        

div di            

mov z,ax    

mov ah, 09h  

mov dx,offset z 

int 21h  

end start  

 

 

Файл kurs.cpp.

#include <iostream.h>

#include <conio.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <stdlib.h>

 

void main()    

{int a=0, b=0, c=0;

clrscr();

cout<<"vvedite a=";

cin>>a;

cout<<"vvedite b=";

cin>>b;

 

asm{

mov ax,a

mov di,b

 

mul di

mov c,ax

}

 

cout<<"rezultat";

cout<<a<<"*"<<b<<"= ";

cout<<c;

getch();}

 

 

 

         Файл risc.asm

 

in a, Dec  

in b, Dec  

div c, a, b  

out c, Dec  

          lc d, '\n'  

out d, ASCII  

hlt