02.1 Conspect (ru)

Начнём с определения архитектуры: это набор правил и методов, то есть по каким принципам и какими способами осуществляются три вещи: описание того, как работает компьютер, описание того, как он внутри организован и описание того, как его реализовать в аппаратуре.

Функциональное определение:

1) В неё должна обязательно входить ISA (Instruction set architecture) (описание всех инструкций, которые выполняет компьютер)

2) Микроархитектура - описание как инструкци будут работать внутри процессора.

3) System design - как устроена вычислительная система в целом. (Состоит не только из процессора)

Устройство вычислителя:

1) Арифметико-логическое устройство - устройство, умеющее производить операции в роде суммирования, вычитания и т.д.

2) Регистры

3) Управляющее устройство - даёт команды арифметико-логическому устройству, чтобы оно работало, следит в каком порядке и как инструкции выполняются.

Помимо вышеперечисленного в компьютер добавляются оперативная память и всевозможные внешние устройства.

С самого начала развития компьютерной техники стояла задача “взаимопонимания” между компьютером и человеком, поэтому был придуман концепт фиксированного времени выполнения операций, потому что иначе пришлось бы запоминать время выполнения каждой операции, такая организация архитектуры получила название RISC (Reduced Instruction Set Computing).

Стадии исполнения инструкции:

1) Чтение из памяти

2) Декодирование

3) Достать из памяти все операнды инструкции

4) Выполнить операцию

5) Положить обратно

Пример машинной инструкции архитектуры MIPS32:

1) Первые 6 разрядов - код операции

2) Вторые 6 - адрес первого операнд

3) 3-е 6 - адрес второго операнда

4) В оставшиеся 24 вписывается 3-1 операнд

Assembler - переводит код, написанный человеком в машинный код

assembler language - язык, на котором пишет человек

MIPS - трехадресная архитектура, то есть у нас всегда будет не менее 3 операндов. В MIPS введено ограничение: никаких инструкций по работе с памятью кроме двух (переслать из памяти в регистр и из регистра в память) в MIPS просто нет. Всё вычисление происходит на 32 регистрах, почти все из которых можно свободно использовать. Также допускаются только пересылки в память из памяти. Три вида инструкций: