Tehnologiile Unitățiilor Centrale de Prelucrare

La ora actuală, unitatea centrala de prelucrare poate utiliza una din tehnologiile:

1. Tehnologia CISC (Complex Instruction Set Computer) care a fost adoptată încă de la primele arhitecturi de calculatoare. Procesoarele sunt capabile să interpreteze mai mult de 400 instrucţiuni şi execuţia se realizează în mai multe cicluri maşină. Numărul de cicluri maşină necesare în execuţia unei instrucţiuni variază de la o instrucţiune la alta.

2. Tehnologia RISC (Reduce Instruction Set Computer) prin care se implementează numai instrucţiunile de bază (cele mai folosite). Fiecare instrucţiune se execută într-un singur ciclu maşină, având consecinţe pozitive asupra perfomanţelor. Această tehnologie permite construcţia unor maşini foarte puternice, capabile să asigure prelucrarea paralelă a mai multor aplicaţii.

3. Tehnologia VLIW (Very Long Instruction World) prin care procesorul utilizează instrucţiunea într-un format lung. Ideea este de a reuni mai multe instrucţiuni în una singură. Astfel procesorul poate pregăti mai multe instrucţiuni printr-o singură operaţie şi va fi mult mai eficient. În mod normal procesoarele care nu sunt de tip VLIW recepţionează o instrucţiune pe cuvânt. Un cuvânt este o cantitate de date transmisă la procesor, iar procesoarele VLIW recepţionează mai multe instrucţiuni în fiecare cuvânt. Pentru reordonarea instrucţiunilor se utilizează un compilator. În acest caz unitatea centrală de prelucrare proiectată în tehnologie VLIW devine foarte complexă. Procesorul Itanium pe 64 de biţi al firmei Intel a fost proiectat în tehnologie VLIW. O altă companie care utilizează VLIW este TransMeta cu procesorul Crusoe.

Firma Sun Microsystems a definitivat între anii 1984 şi 1987 arhitectura SPARG (Scalabre Processor ARChitecture) ce se bazează pe tehnologia RISC.

Începând din 1900. IBM a lansat pe piaţă sistemul RISC/6000, prin staţii de lucru şi servere, având la bază arhitectura POWER (Performance Optimization With Enhanced Risc). Acest sistem reprezintă rezultalul muncii susţinute de IBM, în vederea obţinerii unor performanţe sporite la un preţ de cost cât mai redus.

Procesoare RISC

Procesoarele RISC, apărute pentru prima oară în anii 80, păreau la început predestinate să domine industria computerelor în anii 90 şi să facă uitate vechile arhitecturi de calculatoare. Practic toți producătorii importanţi din industria calculatoarelor oferau (şi oferă în continuare) sisteme gen RISC; giganţii IBM şi Hewlett Packard şi-au dezvoltat propriile procesoare RISC, în timp ce alţi producători, ca DEC sau Siemens, au preferat să cumpere licenţe ale unor arhitecturi deja existente pentru a ţine pasul cu concurenţa acerbă din domeniu.

Conceptul de arhitectură „RISC" este deseori greşit utilizat sau definit, de aceea, pentru a fi definit şi înţeles mai bine, trebuie să facem o întoarcere în timp şi să vedem, de asemenea, diferenţele esenţiale între cele două noţiuni: CISC şi RISC. Era cunoscut de prin anii 50 faptul că se putea sacrifica din eficienţa memoriei la codificarea unui set de instrucţiuni pentru a câştiga în performanţă. Instrucţiunile simple, de lungime fixă, erau uşor de implementat şi se executau mai rapid. Această tehnică era folosită pentru implementarea setului de instrucţiuni al calculatorului IBM 360 de tip mainframe din anii 50 - 60. Acest set de instrucţiuni se baza pe o arhitectură clasică CISC, dar mecanismul de microcod ce executa de fapt instrucţiunile era un procesor RISC mai simplu.

Microcodul este de fapt, software-ul de nivel jos care conduce execuţia setului de instrucţiuni, iar procesoarele RISC se numeau controlere orizontale de microcod. Cu toate că erau conoscute avantajele arhilecturilor RISC, costurile ridicate ale memoriei determinau folosirea în continuare a arhitecturilor CISC, mai eficiente din punct de vedere al capacităţii de stocare şi care păreau că reprezintă cea mai bună soluţie în acel moment (se utilizau instrucţiuni capabile să facă mai multe lucruri).

Primele inovaţii faţă de vechile arhitecturi de microprocesor au apărut în cadrul firmei IBM, în cadrul unui proiect început în anul 1975 şi care acum se consideră a fi pionieratul în domeniul arhitecturii RISC. John Cocke, inginer de la IBM, a observat că doar o mică parte (aproximativ 10 %) a mulţimii de instrucţiuni a calculatorului IBM 360 era folosită în majoritatea timpului, iar această submulţime concentra cel mai mare procent din timpul de execuţie (90 %). Membrii echipei IBM şi-au propus astfel să simplifice mulţimea de instrucţiuni pentru a obţine o medie de o execuţie pe ciclu de ceas. Acest obiectiv era realizabil doar dacă mulţimea de instrucţiuni era structurată în conductă, salvându-se în acest mod timpul pierdut pentru aducerea şi decodarea instrucţiunilor din memorie.