DIFFERENZE TRA ARCHITETTURE C.I.S.C. E R.I.S.C.

a) R.I.S.C.= Reduced Instruction Set Computer.

b) C.I.S.C.= Compiler Iinstruction Set Computer.

CARATTERISTICHE ARCHITETTTURE R.I.S.C.

• Tutte le istruzioni hanno la stessa lunghezza (word);
• Insieme ridotto dei modi di indirizzamento;
• Formato delle istruzioni molto simile tra loro;
• Operazioni tra registri.

CARATTERISTICHE ARCHITETTTURE C.I.S.C.

• Istruzioni con lunghezze diverse (minimo di un byte);
• Molti modi di indirizzamento;
• Formato non omogeneo delle istruzioni, campi analoghi in posizioni differenti;
• Operazioni tra registri ed operazioni con la memoria.

Il compilatore è un programma che traduce un file sorgente (scritto in un linguaggio ad alto livello) in liguaggio a basso livello (linguaggio macchina),cioè costituito di soli 0 ed 1.

FORMATO ISTRUZIONI NELLE ARCHITETTURE R.I.S.C.

Esempio: PWR PC

• 32 bit;
• Il codice operativo si trova sempre nei primi sei bit;
• Dal codice operativo si deduce il formato dell’istruzione;
• Esistono comunque pochi formati.

Formato-esempio di un’istuzione aritmetica (addizione)

%DRAWING{tabella1}%

• Nel caso di un’istruzione aritmetica il campo “codice oprativo” conterrà il valore 31 (in codice ASCII);
• Il campo “ALU” specifica l’operazione da eseguire, in questo caso, conterrà il valore 266 (in codice ASCII), che indica l’addizione;
• OE,Rc, sono due campi, ciascuno da un bit, che specificano su quale bit dei registri di stato devo agire dopo aver eseguito l’istruzione.Nel caso che Rc=1, si potrannno modificare I bit Lt e Gt del registro di stato;
• Presi insieme (OE ed Rc), danno informazioni riguardo il tipo di addizione (ad esempio ADD,ADDI,ADDU).

Formato-esempio di una istruzione aritmetica con operando immediato e di una istruzione di caricamento\memorizzazione registri

%DRAWING{tabella2}%

Esempio di istruzione: Lwz Rd,d(Ra)

• Rd, registro destinazione;
• Ra, registro operando;
• SIMM, operando da sommare (è un operando immediato) ad Ra, il risultato della somma verrà messo in Rd;
• La “z” in Lwz , sta per zero ed indica che se Ra=0, calcola l’indirizzo sorgente tramite un indirizzamento relativo ad Ra, altrimenti, se Ra¹0 calcola l’indirizzo sorgente tramite un indirizzamento assoluto.
• In Rd viene caricato il contenuto della locazione di memoria il cui indirizzo è;

La somma tra il contenuto del campo SIMM ed il contenuto della locazione specificata con indirizzo Ra se Ra¹0 (indirizzamento relativo ad Ra); Se Ra=0 considero l’indirizzo contenuto in SIMM (indirizzamento assoluto);

Formato-esempio di un’istruzione di salto incondizionato

%DRAWING{tabella3}%

• distingue se LI è un indirizzo assoluto o relativo al PC;
• LI, stabilisce se l’indirizzo dell’istruzione di salto va salvata in un registro;

Osservazione L’ultimo bit di ogni formato istruzione da “indicazioni” sui comportamenti dell’istruzione valutata.

FORMATO ISTRUZIONI NELLE ARCHITETTURE C.I.S.C.

Esempio: Intel, famiglia “x86”

• Istruzioni con lunghezza variabile;
• Il codice operativo può occupare diversi bit;
• Esistono differenti formati, e, campi analoghi possono occupare differenti posizioni a seconda dell’istruzione utilizzata.

Nel formato si possono distinguere due campi principali:

1. Campo prefisso

---> Prefisso istruzione [0/1 byte]

---> Dimensione indirizzo [0/1 byte]

---> Dimensione operandi [0/1 byte]

---> Segmento [0/1 byte]

2. Campo istruzione

---> Codice operativo [2 byte]

---> Mod R/M [0/1 byte]

---> SIB [0/1 byte]

---> Scostamento [0/1/2/3/4 byte]

---> Immediato [0/1/2/3/4 byte]

%DRAWING{tabella4}%

• Codice operativo;
• Mod R/M (+);
• SIB (+);
• Scostamento (+);
• Immediato;
• Prefisso struzione;
• Dimensione indirizzo;
• Dimensione operando;
• Segmento;

(+)Possono anche non esserci.

Giusti M.,Grassi M.,Mariani M.

Caratteristiche CISC

Approccio fondamentale: la complessità si sposta dal codice all'hardware
Conseguenze della scelta per il programmatore: il codice è molto compatto e occorre poca memoria per contenerlo; è l'hardware che si incarica di decodificare istruzioni anche molto compatte e molto complesse

Conseguenze della scelta a livello hardware:

• Pochi registri.
• Presenza di una ROM di decodifica.
• ISA molto articolato con centinaia di istruzioni.
• Modalità di indirizzamento memoria-memoria

Caratteristiche RISC

Approccio fondamentale: la complessità si sposta dall'hardware al software, ovvero al compilatore che deve essere molto efficiente
Conseguenze della scelta per il programmatore: la dimensione del codice aumenta in favore della semplificazione dell'hardware

Conseguenze della scelta a livello hardware:

• Molti registri
• Non esiste la modalità di indirizzamento memoria-memoria, ma alla memoria si accede solo con il load e lo store
• ISA (instruction set architecture) con qualche decina di istruzioni soltanto
• direct execution
• uso della pipeline per diminuire il ritardo del critical path.

-- GiuseppeMacario - 30 May 2003