최소 명령 집합 컴퓨터

Minimal instruction set computer
일반적인 4단계 파이프라인. 색칠된 상자는 서로 독립적인 명령을 나타냅니다.

MISC(Minimal Instruction Set Computer)는 중앙처리장치(CPU; 중앙처리장치) 아키텍처로 보통 마이크로프로세서의 형태로 매우 적은 수의 기본 조작과 대응하는 연산코드를 함께 사용하여 명령 세트를 형성합니다.이러한 세트는 일반적으로 오퍼랜드 지정자의 크기를 줄이기 위해 레지스터 기반이 아닌 스택 기반입니다.

이러한 스택 머신의 아키텍처는 모든 명령어가 최상위 스택엔트리에서 동작하기 때문에 본질적으로 심플합니다.

스택 아키텍처의 결과 중 하나는 전체적으로 작은 명령어 세트이며, 개별 명령어의 전체적인 고속 동작으로 작고 빠른 명령어 디코딩 유닛이 가능합니다.

특성 및 설계 철학

MISC 아키텍처의 스택 정의와는 별도로 지원되는 명령의 수에 따라 MISC 아키텍처가 정의됩니다.

  • 일반적으로 최소 명령 집합 컴퓨터는 32개 이하의 [1][2][3][4]명령을 가진 것으로 간주됩니다.여기서 NOP, RESET 및 CPUID 유형의 명령은 기본적인 특성 때문에 일반적으로 합의로 계산되지 않습니다.
  • 32개의 명령어는 MISC에서 허용되는 최대 명령 수로 간주되지만, 16개 또는 8개의 명령어는 "최소 명령"의 의미에 더 가깝습니다.
  • MISC CPU는 제로 명령 집합 컴퓨터이므로 제로 명령을 가질 수 없습니다.
  • MISC CPU는 하나의 명령 집합 [5]컴퓨터이므로 하나의 명령을 가질 수 없습니다.
  • 구현된 CPU 명령은 기본적으로 광범위한 입력 세트를 지원하지 않으므로 일반적으로 8비트 또는 16비트 CPU를 의미합니다.
  • CPU에 NX 비트가 있는 경우 복잡한 명령 집합 컴퓨터(CISC) 또는 축소 명령 집합 컴퓨터(RISC)로 인식될 가능성이 높습니다.
  • MISC 칩에는 일반적으로 어떤 종류의 하드웨어 메모리 보호도 없습니다.단, 이 기능을 필요로 하는 애플리케이션 고유의 이유가 없습니다.
  • CPU에 마이크로코드서브시스템이 있는 경우 MISC에서 제외됩니다.
  • MISC CPU에 허용되는 주소 지정 모드는 RISC CPU와 마찬가지로 로드/스토어뿐입니다.
  • MISC CPU는 보통 64KB~4GB의 액세스 가능한 주소 지정 가능 메모리를 탑재할 수 있지만, 대부분의 MISC 설계는 1MB 미만입니다.

또, 원칙적으로 MISC의 명령 파이프라인은 매우 간단한 경향이 있다.명령 파이프라인, 분기 예측, 순서가 잘못된 실행, 레지스터 이름 변경 및 추측 실행에서는 CPU가 MISC 아키텍처로 분류되지 않습니다.

1비트 CPU는 (MISC나 OISC가 아닌) 구식이지만, 최초의 카본 나노튜브 컴퓨터는 1비트 원커맨드 세트 컴퓨터이며, 178개의 트랜지스터만을 가지고 있기 때문에 지금까지 (트랜지스터의 수에 의해) 가장 복잡도가 낮은(또는 다음으로 낮은) CPU가 생산될 가능성이 높습니다.

역사

명령어 세트로 구현된 최초의 디지털 컴퓨터 중 일부는 현대적 정의에 의해 최소 명령어 세트 컴퓨터였다.

이 다양한 컴퓨터들 중에서 ILIAC와 ORDVAC만이 호환되는 명령어 세트를 가지고 있었다.

초기 저장 프로그램 컴퓨터

  • IBM SSEC는 명령을 데이터로 처리할 수 있는 기능을 가지고 있으며 1948년 1월 27일 공개적으로 시연되었습니다.이 능력은 1953년 [7]4월 28일 발표된 미국 특허에서 주장되었습니다.그러나, 그것은 부분적으로 전기 기계적인 것이었고, 완전히 전자적인 것은 아니었다.실제로는 메모리가 [8]한정되어 있기 때문에, 종이 테이프로부터 지시를 읽어낼 수 있었습니다.
  • 맨체스터 빅토리아 대학의 맨체스터 베이비(Manchester Baby)는 저장된 프로그램을 실행하는 최초의 완전한 전자 컴퓨터였다.1948년 6월 21일 간단한 나눗셈 프로그램과 두 숫자가 비교적 소수임을 보여주는 프로그램을 실행한 후 52분간 인수분해 프로그램을 실행했다.
  • ENAC(Electronic Numeric Integrator and Computer)는 프로그램 읽기 전용 저장 프로그램 컴퓨터(ROM용 함수 테이블 사용)로 실행되도록 수정되었으며 1948년 9월 16일 폰 노이만용 아델 골드스틴에 의해 프로그램이 실행되면서 이와 같이 시연되었습니다.
  • BinAC(Binary Automatic Computer)는 1949년 2월, 3월 및 4월에 일부 테스트 프로그램을 실행했지만 1949년 9월에야 완료되었습니다.
  • 맨체스터 마크 1은 베이비 프로젝트에서 발전했다.Mark 1의 중간 버전은 1949년 4월에 프로그램을 실행할 수 있었지만 1949년 10월에야 완성되었다.
  • EDSAC(Electronic Delay Storage Automatic Calculator)는 1949년 5월 6일 첫 프로그램을 실행했다.
  • 전자 이산 가변 자동 컴퓨터(EDVAC)는 1949년 8월에 납품되었지만 1951년까지 정상 가동되지 못하는 문제가 있었다.
  • Commonwealth Scientific and Industrial Research Automatic Computer(CSIRAC, 이전 CSIR Mk I)는 1949년 11월에 첫 프로그램을 실행했습니다.
  • Standards Eastern Automatic Computer(SEAC)는 1950년 4월에 시연되었습니다.
  • 파일럿 ACE는 1950년 5월 10일에 첫 프로그램을 실행하였고 1950년 12월에 시연되었다.
  • SWAC(Standards Western Automatic Computer)는 1950년 7월에 완성되었습니다.
  • 선풍은 1950년 12월에 완성되었고 1951년 4월에 실제로 사용되었다.
  • 최초의 ERA Atlas(이후 상용 ERA 1101/UNIVAC 1101)는 1950년 12월에 설치되었습니다.

설계의 약점

MISC의 단점은 명령이 더 많은 순차적 종속성을 갖는 경향이 있어 전체 명령 수준 병렬화가 감소한다는 것입니다.

MISC 아키텍처는 Forth의 스택 사용 및 Java 가상 머신과 같은 일부 프로그래밍 언어의 기능과 많은 공통점을 가지고 있습니다.둘 다 완전한 명령 수준의 병렬화를 제공하는 데 약합니다.

주요 CPU

아마도 상업적으로 가장 성공한 MISC는 부동소수점 유닛이 없는 원래의 INMOS 트랜스푸터 아키텍처였을 것입니다.다만, 임베디드 컴퓨터 애플리케이션의 경우, 많은 8비트 마이크로 컨트롤러는 MISC로서 인정됩니다.

각 스테레오 우주선에는 2개의 P24 MISC CPU와 2개의 CPU24 MISC CPU가 있습니다.[9][10]

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Ting, Chen-hanson; Moore, Charles H. (1995). "MuP21: A High Performance MISC Processor". UltraTechnology. Offete Enterprises, Inc.
  2. ^ 미국 특허 5481743A, Baxter, Michael A., "최소 명령 집합 컴퓨터 아키텍처 및 다중 명령 발행 방법", 1996-01-02 발행, 1996-01-02. Apple Inc.에 할당.
  3. ^ Baxter, Michael A. (1993). "Minimal instruction set computer architecture and multiple instruction issue method". Google.
  4. ^ Halverson, Richard, Jr.; Lew, Art (1995). "An FPGA-Based Minimal Instruction Set Computer". CiteSeerX. The Pennsylvania State University. p. 23.
  5. ^ Kong, J.H., Ang, L.-M., Seng, K.P. "Harvard Architecture를 사용한 최소 명령 집합 AES 프로세서"2010.doi:10.1109/ICCSIT.2010.5564522
  6. ^ Robertson, James E. (1955). Illiac Design Techniques: report number UIUCDCS-R-1955-146 (Report). Urbana–Champaign, Illinois: Digital Computer Laboratory, University of Illinois at Urbana–Champaign.
  7. ^ 미국 특허 2636672, Hamilton, Francis E.Hughes, Ernest S. Jr. & Rowley, Russell A. 등, "선택적 시퀀스 전자 계산기", 1953-04-28 발행, IBM에 할당
  8. ^ Grosch, Herbert R.J. (1991). Computer: Bit Slices From a Life. Third Millenium Books. ISBN 978-0-8873-3085-8.
  9. ^ Mewaldt, R. A.; Cohen, C. M. S.; Cook, W. R.; Cummings, A. C.; et al. The Low-Energy Telescope (LET) and SEP Central Electronics for the STEREO Mission (PDF) (Report).
  10. ^ Russell, C.T. (2008). The STEREO Mission (Report).

외부 링크