Scienze

  • Materia: Scienze
  • Visto: 7251
  • Data: 2005
  • Di: Redazione StudentVille.it

Il superamento delle architetture tradizionali

Il rinnovamento dell'architettura di un processore.

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A definire l'architettura di un processore concorrono principalmente due parametri: la larghezza di banda, intesa come la dimensione in bit dei dati e delle istruzioni che la CPU è in grado di gestire, e la natura delle istruzioni, che possono essere poche e semplici o numerose e complesse.  Da quest'ultima distinzione scaturisce la nota divisione in categorie dei processori, dalla quale ha avuto origine un interminabile dibattito su quale dei due sistemi meritasse di prevalere.CISC è l'acronimo di Complex Instruction Set Computer, ovvero di computer con un insieme complesso di istruzioni.

I processori CISC sono in grado di elaborare direttamente centinaia di funzioni matematiche come il calcolo di una radice quadrata o la valutazione dei coseno di un angolo, laddove una CPU RISC (Reduced lnstruction Set Computer) è costretta a smembrare un'istruzione complessa in numerose operazioni più semplici.  Nelle prime implementazioni, i processori RISC non potevano effettuare nemmeno moltiplicazioni e divisioni, che dovevano essere ricavate da una sequenza di somme, complementazioni e operazioni logiche.  Per contro i processori CISC erano Più complessi da, realizzare e quindi molto più lenti nell'esecuzione di operazioni semplici, che sono di gran lunga più frequenti di quelle complicate.

Altro grosso limite dei processori CISC era dovuto al fatto che la frequenza operativa di un processare deve essere tarata sulla più lenta delle operazioni che questo è in grado di svolgere, rendendo di fatto inutili le prestazioni dei componenti più veloci, assoggettati ad operare con gli stessi tempi di quelli più lenti. Oggi la distinzione CISC-RISC ha perso molto dei suo significato, poiché i processori moderni, qualunque sia stata la filosofia progettuale originaria, raccolgono il meglio delle due tecniche, superandone i limiti in molti modi. In particolare l'architettura RiSC pone, ormai, l'accento non già sul numero di istruzioni disponibili, bensì sulla riduzione della complessità della circuitazione.

Così, ecco che il set di istruzioni dei processori PowerPC consiste in oltre 220 diverse operazioni, ma mantiene un'invidiabile semplicità di progetto grazie all'accorgimento di rendere le istruzioni il più omogenee possibile per lunghezza e durata, in modo che possano essere portate a termine in un solo ciclo di clock. D'altra parte, l'architettura dei Pentium li, che trae origine da una filosofia CISC, sfrutta tecniche di parallelismo per suddividere un'operazione complessa in una serie di operazioni più semplici, da eseguire contemporaneamente su istruzioni diverse.

La tendenza alla semplificazione dell'HW come metodo efficace per aumentare le prestazioni, si manifesta con la ripresa degli studi sulla tecnologia VLIW (Very Long lnstruction Word), in auge alla fine degli anni '80 e poi abbandonata per la difficoltà di ricompilare il software. Le architetture basate su VLIW prevedono l'assemblaggio, durante la fase di compilazione, di più comandi in un'unica macro istruzione (dell'ordine di 80 byte) che viene digerita in un colpo solo dal processare, consentendo di ridurre di un terzo i circuiti necessari alla CPU.

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