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Computadora con conjunto mínimo de instrucciones

Un ordenador con conjunto mínimo de instrucciones ( MISC , por sus siglas en inglés) es una arquitectura de unidad central de procesamiento (CPU), generalmente en forma de micro...

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Un ordenador con conjunto mínimo de instrucciones ( MISC , por sus siglas en inglés) es una arquitectura de unidad central de procesamiento (CPU), generalmente en forma de microprocesador , con un número muy reducido de operaciones básicas y sus correspondientes códigos de operación , que en conjunto forman un conjunto de instrucciones . Estos conjuntos suelen estar basados ​​en pilas en lugar de registros para reducir el tamaño de los especificadores de operandos .

Esta arquitectura de pila es inherentemente más simple, ya que todas las instrucciones operan sobre las entradas superiores de la pila. Una consecuencia de esta arquitectura es un conjunto de instrucciones más pequeño, lo que permite una unidad de decodificación de instrucciones más pequeña y rápida, con una ejecución general más veloz de las instrucciones individuales.

Características y filosofía de diseño

Aparte de la definición de pila de una arquitectura MISC, la arquitectura MISC se define por el número de instrucciones compatibles.

  • Por lo general, se considera que una computadora con un conjunto mínimo de instrucciones tiene 32 instrucciones o menos, [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] donde las instrucciones de tipo NOP, RESET y CPUID generalmente no se cuentan por consenso debido a su naturaleza fundamental.
  • Se considera que 32 instrucciones es el número máximo permitido para un MISC , aunque 16 u 8 instrucciones se acercan más a lo que se entiende por "Instrucciones mínimas".
  • Una CPU MISC no puede tener instrucciones cero, ya que se trata de un ordenador con conjunto de instrucciones cero .
  • Una CPU MISC no puede tener una sola instrucción, ya que se trata de una computadora con un solo conjunto de instrucciones . [ 4 ]
  • Por defecto, las instrucciones de la CPU implementadas no deberían admitir una amplia gama de entradas, por lo que esto normalmente significa una CPU de 8 o 16 bits.
  • Si una CPU tiene un bit NX , es más probable que se la considere una computadora con conjunto de instrucciones complejo (CISC) o una computadora con conjunto de instrucciones reducido (RISC).
  • Los chips MISC normalmente carecen de protección de memoria por hardware de cualquier tipo, a menos que exista una razón específica para la aplicación que justifique dicha función.
  • Si una CPU tiene un subsistema de microcódigo , eso la excluye de ser considerada un MISC (Sistema de Información Misteriosa).

Además, las arquitecturas MISC suelen tener una estructura de instrucciones muy simple. La falta de una arquitectura MISC, como la predicción de bifurcaciones , la ejecución fuera de orden , el cambio de nombre de registros y la ejecución especulativa, impide en gran medida que una CPU se clasifique como arquitectura MISC.

Ejemplos de CPU

Procesadores basados ​​en tubos

Algunas de las primeras computadoras digitales basadas en tubos que implementaban conjuntos de instrucciones son, según la definición moderna, computadoras con conjuntos mínimos de instrucciones. Todas son computadoras seriales, excepto Whirlwind.

procesadores de circuitos integrados

Probablemente, el MISC de mayor éxito comercial fue la arquitectura original del transputer Inmos , que no tiene unidad de punto flotante . Tiene dieciséis instrucciones primarias y dieciséis secundarias.

El Signetics 8X300 es un microprocesador de 8 bits presentado en 1976. Tiene ocho instrucciones.

Cada nave espacial STEREO incluye dos CPU P24 MISC y dos procesadores de software CPU24 . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

Debilidades de diseño

La desventaja de un MISC es que las instrucciones tienden a tener más dependencias secuenciales, lo que reduce el paralelismo general a nivel de instrucción .

Las arquitecturas MISC comparten muchas características con ciertos lenguajes de programación , como el uso de la pila en Forth y la máquina virtual de Java . Ambas presentan limitaciones a la hora de proporcionar paralelismo completo a nivel de instrucciones . Sin embargo, se podría emplear la fusión de macrooperaciones para ejecutar frases de instrucciones comunes como pasos individuales (por ejemplo, ADD,FETCH para realizar una única lectura de memoria indexada).

Véase también

Referencias

  1. ↑ Ting, Chen-hanson; Moore, Charles H. (1995). "MuP21: Un procesador MISC de alto rendimiento" . UltraTechnology . Offete Enterprises.
  2. ↑ Patente estadounidense 5481743A , Baxter, Michael A., "Arquitectura de computadora con conjunto mínimo de instrucciones y método de emisión de instrucciones múltiples", publicada el 2 de enero de 1996, emitida el 2 de enero de 1996, asignada a Apple. 
  3. ↑ Halverson, Richard Jr.; Lew, Art (1995). Un ordenador con conjunto mínimo de instrucciones basado en FPGA (Informe técnico). Departamento de Ciencias de la Información e Informática, Universidad de Hawái. pág. 23. ICS-TR-94-28. 
  4. ↑ Kong, JH; Ang, L.-M.; Seng, KP (2010). "Procesador AES con conjunto mínimo de instrucciones utilizando la arquitectura Harvard". 3.ª Conferencia Internacional de Ciencias de la Computación y Tecnologías de la Información de 2010. págs. 65–69 . doi : 10.1109/ICCSIT.2010.5564522 . ISBN  978-1-4244-5540-9.
  5. ↑ Mewaldt, RA; Cohen, CMS; Cook, WR; Cummings, AC; et al. "3.5.2 El ordenador con conjunto mínimo de instrucciones (MISC)". El Telescopio de Baja Energía (LET) y la Electrónica Central SEP para la Misión STEREO (PDF) (Informe). pág. 20. Archivado del original (PDF) el 11 de octubre de 2020.  
  6. ↑ Russell, CT, ed. (2008). La misión STEREO . Springer. ISBN 978-0-387-09649-0.
  7. ↑ Ting, CH; Cook, WR (2001). Manual del usuario del microprocesador P24 MISC (Informe técnico). Tecnología eMAST. STEREO-CIT-005.A.
  8. ↑ Manual de usuario del microprocesador CPU24 (Informe técnico). NASA. Octubre de 2003. Versión 5 Actel para Stereo HET.