Quelles sont les quatre architectures CPU principales ?

Quatre architectures CPU grand public : 1. de. 2. L'architecture ARM est une architecture à jeu d'instructions réduit (RISC) de 32 bits. 3. L'architecture RISC-V est une architecture de jeu d'instructions ouverte basée sur le principe du calcul à jeu d'instructions réduit (RISC). 4. L'architecture MIPS est une architecture de processeur qui adopte un jeu d'instructions réduit (RISC) et peut prendre en charge une exécution optimisée de langages de haut niveau.

L'environnement d'exploitation de ce tutoriel : système Windows 7, ordinateur Dell G3.

L'unité centrale de traitement (CPU) est le cerveau de votre appareil intelligent. Son travail consiste à transformer une goutte de plastique et de métal en un smartphone ou une tablette brillant en exécutant une série d'instructions pour piloter votre appareil, notamment un écran, un écran tactile, un modem, etc.

architecture CPU

L'architecture CPU est une spécification définie par les fabricants de CPU pour les produits CPU appartenant à la même série. L'objectif principal est de distinguer les indicateurs importants des différents types de CPU. Actuellement, la classification des processeurs sur le marché est principalement divisée en deux camps : l'un est le processeur à jeu d'instructions complexe dirigé par Intel et AMD, et l'autre est le processeur à jeu d'instructions réduit dirigé par IBM et ARM. Deux marques différentes de processeurs ont des architectures de produits différentes. Par exemple, les processeurs Intel et AMD sont basés sur l'architecture X86, tandis que les processeurs IBM sont basés sur l'architecture PowerPC et les processeurs ARM sont basés sur l'architecture ARM.

Quatre principales architectures de puces grand public (X86, ARM, RISC, MIPS)

1, architecture X86

Une abréviation numérotée qui identifie également un ensemble général d'instructions informatiques. Le 8 juin 1978, Intel lance le nouveau microprocesseur 16 bits 8086, qui inaugure également une nouvelle ère : l'architecture X86 est née.

Le jeu d'instructions X86 a été spécialement développé par Intel Corporation des États-Unis pour son premier processeur 16 bits (i8086). Il a également été utilisé par le CPU-i8088 (version simplifiée de i8086) dans le premier PC au monde lancé par IBM. Corporation des États-Unis en 1981. Instructions X86.

Adopte l'architecture CISC (Complex Instruction Set Computer). Contrairement à l'utilisation de RISC, dans le processeur CISC, chaque instruction du programme est exécutée en série dans l'ordre, et les opérations de chaque instruction sont également exécutées en série dans l'ordre. L'avantage de l'exécution séquentielle est un contrôle simple, mais le taux d'utilisation des différentes parties de l'ordinateur n'est pas élevé et la vitesse d'exécution est lente.

Avec le développement continu de la technologie CPU, Intel a successivement développé les nouvelles séries i80386, i80486 et Pentium 4 d'aujourd'hui, afin de garantir que l'ordinateur puisse continuer à exécuter diverses applications développées dans le passé pour protéger et hériter de riches ressources logicielles. , Par conséquent, tous les processeurs produits par Intel continuent d'utiliser le jeu d'instructions X86.

2. Architecture ARM

ARM est l'abréviation de Advanced RISC Machine. Il s'agit d'une architecture à jeu d'instructions réduit (RISC) de 32 bits, mais elle est également équipée d'un jeu d'instructions de 16 bits. C'est mieux que L'économie de code équivalente à 32 bits peut atteindre 35 %, mais tous les avantages du système 32 bits peuvent être conservés.

Il est largement utilisé dans de nombreuses conceptions de systèmes embarqués. En raison de leurs caractéristiques d'économie d'énergie, les processeurs ARM sont très adaptés aux communications mobiles, conformément à leur principal objectif de conception : faible consommation d'énergie. Aujourd'hui, la famille ARM représente 75 % de tous les processeurs embarqués 32 bits, ce qui en fait l'une des architectures 32 bits les plus dominantes au monde. Les processeurs ARM sont présents dans de nombreux produits électroniques grand public, des appareils portables aux périphériques informatiques et même dans les installations militaires telles que les ordinateurs embarqués pour les missiles.

Petite taille, faible consommation d'énergie, faible coût et hautes performances - les raisons les plus importantes pour lesquelles ARM est largement utilisé dans les systèmes embarqués. Il prend en charge les doubles jeux d'instructions Thumb (16 bits)/ARM (32 bits), qui peuvent. être très bien utilisé Compatible avec les appareils 8 bits/16 bits ; un grand nombre de registres sont utilisés pour exécuter les instructions plus rapidement ; la plupart des opérations de données sont effectuées dans des registres ; le mode d'adressage est flexible et simple, et l'efficacité d'exécution est élevée ; la longueur de l'instruction est fixe. Structure Load_store : dans RISC, tous les calculs doivent être effectués dans des registres. La communication entre registres et mémoire est complétée par des instructions distinctes. En CSIC, le CPU peut opérer directement sur la mémoire. Méthode de traitement du pipeline

Ps : RISC et CISC

Les ordinateurs personnels sont souvent appelés ordinateurs à architecture X86 car les ordinateurs actuels utilisent un grand nombre de processeurs à architecture Intel X86. Le processeur de l'architecture X86 utilise un jeu d'instructions complexe, tandis que les puces de téléphones mobiles actuelles utilisent un jeu d'instructions simplifié. Le jeu d'instructions est un ensemble des plus petites unités que le processeur peut effectuer. Par exemple, l'addition, la soustraction, la multiplication et la division sont implémentées par des instructions spécifiques. Le jeu d'instructions complexes (CISC) comporte des instructions nombreuses et complexes, et la longueur de chaque instruction est différente. L'exécution des instructions est flexible. Une seule instruction individuelle peut gérer un contenu de travail plus riche, mais le problème est qu'une plus grande flexibilité rend CISC plus flexible. Le taux d'utilisation des ressources du processeur n'est pas élevé, tout comme un athlète de pentathlon qui sait courir et sauter, mais n'a aucun avantage par rapport aux athlètes qui courent. Les processeurs à jeu d'instructions réduit (RISC) sont ce que nous appelons des lecteurs spécialisés, avec un jeu de micro-instructions relativement rationalisé et une action d'achèvement unique. Par conséquent, la durée d’exécution d’une seule micro-instruction est relativement courte. Pour effectuer des opérations relativement complexes, le nombre de micro-instructions à exécuter augmente.

• RISC : Ordinateur à jeu d'instructions réduit

RISC a une structure simple et sélectionne des instructions simples avec une fréquence d'utilisation élevée. La longueur des instructions est fixe, principalement des instructions à cycle unique
                                                          Il existe de grands avantages dans les autres aspects, qui sont principalement utilisés dans les domaines embarqués

• CISC : processeurs de jeux d'instructions complexes

se concentrent sur la fonctionnalité des instructions d'exécution matérielle La longueur et le cycle des instructions ne sont pas fixes, ce qui présente des avantages en termes de puissance de traitement

3. . Architecture RISC-V

L'architecture RISC-V est une architecture de jeu d'instructions ouverte (ISA) basée sur le principe du calcul de jeu d'instructions réduit (RISC-V est une toute nouvelle instruction basée sur le développement et la maturité continus). du jeu d’instructions. Le jeu d'instructions RISC-V est entièrement open source, a une conception simple, est facile à transplanter dans les systèmes Unix, a une conception modulaire et une chaîne d'outils complète. Il dispose également d'un grand nombre d'implémentations open source et de cas de sortie sur bande. , et a été reconnu par de nombreuses sociétés de puces.

L'architecture RISC-V a démarré relativement tard mais se développe rapidement. Il peut sélectionner une architecture de jeu d’instructions adaptée au scénario spécifique. Sur la base de l'architecture du jeu d'instructions RISC-V, des processeurs de serveur, des processeurs d'appareils électroménagers, des processeurs de contrôle industriel et des processeurs utilisés dans des capteurs plus petits qu'un doigt peuvent être conçus.

4. Architecture MIPS

L'architecture MIPS (architecture MIPS, abréviation de Microprocesseur sans architecture à étages canalisés interverrouillés, également un terme connexe de Millions d'instructions par seconde), est un traitement utilisant un jeu d'instructions réduit (RISC) Le processeur L'architecture est apparue en 1981 et a été développée et sous licence par MIPS Technology Company. Elle est largement utilisée dans de nombreux produits électroniques, équipements réseau, appareils de divertissement personnels et appareils commerciaux. La première architecture MIPS était en 32 bits et la dernière version est devenue en 64 bits.

L'architecture MIPS est basée sur un jeu d'instructions régulièrement codées de longueur fixe et adopte un modèle de données Load/Store. Cette architecture a été améliorée pour prendre en charge une exécution optimisée de langages de haut niveau. Ses opérations arithmétiques et logiques prennent la forme de trois opérandes, permettant au compilateur d'optimiser des expressions complexes.

De nos jours, les puces basées sur cette architecture sont largement utilisées dans de nombreux produits électroniques, équipements réseau, appareils de divertissement personnels et appareils commerciaux. La première architecture MIPS était en 32 bits et la dernière version est devenue en 64 bits.

Ses fonctionnalités de base sont :

• Contient un grand nombre de registres, un nombre d'instructions et des intervalles de temps de retard de pipeline visibles par les caractères.
  Ces fonctionnalités permettent à l'architecture MIPS de fournir les performances les plus élevées par millimètre carré et les performances les plus faibles d'aujourd'hui. Conceptions SoC de la consommation d'énergie.

Remarque : x86 est le courant dominant des PC et des serveurs, ARM est le courant dominant des appareils mobiles et RISC-V pourrait être le courant dominant du futur.

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