न्यूनतम निर्देश सेट कंप्यूटर: Difference between revisions
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न्यूनतम निर्देश सेट कंप्यूटर (एमआईएससी) एक सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट (सीपीयू) आर्किटेक्चर है, जो सामान्यतः माइक्रोप्रोसेसर के रूप में होता है, जिसमें बहुत कम संख्या में बेसिक ऑपरेशंस और संबंधित ऑपकोड होते हैं, जो एक साथ इंस्ट्रक्शन सेट बनाते हैं। इस तरह के सेट सामान्यतः स्टैक (अमूर्त डेटा प्रकार) प्रोसेसर रजिस्टर के अतिरिक्त स्टैक-आधारित होते हैं | ऑपरेंड स्पेसिफायर के आकार को कम करने के लिए रजिस्टर-आधारित होते हैं।
इस तरह की स्टैक मशीन आर्किटेक्चर स्वाभाविक रूप से सरल है क्योंकि सभी निर्देश शीर्षतम स्टैक प्रविष्टियों पर काम करते हैं।
स्टैक आर्किटेक्चर का परिणाम समग्र छोटा निर्देश सेट है, जो व्यक्तिगत निर्देशों के समग्र तेज़ संचालन के साथ छोटी और तेज़ निर्देश डिकोड इकाई की अनुमति देता है।
विशेषताएं और डिजाइन दर्शन
एमआईएससी आर्किटेक्चर की स्टैक परिभाषा से अलग, एमआईएससी आर्किटेक्चर को समर्थित निर्देशों की संख्या द्वारा परिभाषित किया जा रहा है।
- सामान्यतः न्यूनतम निर्देश सेट कंप्यूटर को 32 या उससे कम निर्देशों के रूप में देखा जाता है,[1][2][3] जहाँ एनओपी, रीसेट, और सीपीयूआईडी प्रकार के निर्देश सामान्यतः उनकी मूलभूत प्रकृति के कारण आम सहमति से नहीं गिने जाते हैं।
- 32 निर्देशों को एमआईएससी के लिए निर्देशों की उच्चतम स्वीकार्य संख्या के रूप में देखा जाता है, चूँकि 16 या 8 निर्देश न्यूनतम निर्देशों के अर्थ के समीप हैं।
- एक एमआईएससी सीपीयू में शून्य निर्देश नहीं हो सकते क्योंकि वह शून्य निर्देश सेट कंप्यूटर है।
- एक एमआईएससी सीपीयू में निर्देश नहीं हो सकता क्योंकि वह निर्देश सेट कंप्यूटर है।[4]
- लागू किए गए सीपीयू निर्देश डिफ़ॉल्ट रूप से इनपुट के विस्तृत सेट का समर्थन नहीं करते हैं, इसलिए इसका मतलब सामान्यतः 8-बिट या 16-बिट सीपीयू होता है।
- यदि सीपीयू में NX बिट है, तो इसे अल्प निर्देश सेट कंप्यूटर (सीआईएससी) या कम किए गए इंस्ट्रक्शन सेट कंप्यूटर (आरआईएससी) के रूप में देखे जाने की अधिक संभावना है।
- एमआईएससी चिप्स में सामान्यतः किसी भी प्रकार की हार्डवेयर मेमोरी सुरक्षा की कमी होती है, जब तक कि सुविधा के लिए कोई एप्लिकेशन विशिष्ट कारण न हो।
- यदि किसी सीपीयू में माइक्रोकोड सबसिस्टम है, जो इसे एमआईएससी होने से बाहर करता है।
- एकमात्र एड्रेसिंग मोड स्वीकार्य माना जाता है एमआईएससी सीपीयू के लिए लोड/स्टोर आर्किटेक्चर होना चाहिए, जो कि रिड्यूस्ड इंस्ट्रक्शन सेट कंप्यूटर (आरआईएससी) सीपीयू के समान है।
- एमआईएससी CPUs में सामान्यतः 64 KB से 4 GB के बीच सुलभ एड्रेसेबल मेमोरी हो सकती है - किंतु अधिकांश एमआईएससी डिज़ाइन 1 मेगाबाइट से कम के होते हैं।
इसके अतिरिक्त, नियम के रूप में एमआईएससी के निर्देश पाइपलाइन बहुत सरल होते हैं। निर्देश पाइपलाइन, शाखा भविष्यवाणी, आउट-ऑफ-ऑर्डर निष्पादन, नाम बदलने का पंजीकरण, और काल्पनिक निष्पादन सामान्यतः सीपीयू को एमआईएससी आर्किटेक्चर के रूप में वर्गीकृत होने से बाहर करता है।
जबकि 1-बिट कंप्यूटिंग सीपीयू अन्यथा अप्रचलित हैं (और न तो MISCs और न ही OISCs), पहला कार्बन नैनोट्यूब कंप्यूटर 1-बिट एक-निर्देश सेट कंप्यूटर है, और इसमें केवल 178 ट्रांजिस्टर की गिनती, और इस प्रकार सबसे कम स्पष्टता (या अगली-निम्नतम) सीपीयू अब तक (ट्रांजिस्टर गिनती द्वारा) उत्पादित होने की संभावना है।
इतिहास
निर्देश सेट के साथ लागू किए गए कुछ पहले डिजिटल कंप्यूटर आधुनिक परिभाषा के अनुसार न्यूनतम निर्देश सेट कंप्यूटर थे।
इन विभिन्न कंप्यूटरों में, केवल आईएलएलआईएसी और ओआरडीवीएसी के पास संगत निर्देश सेट थे।
- मैनचेस्टर बेबी (मैनचेस्टर विश्वविद्यालय, इंग्लैंड) ने 21 जून, 1948 को संग्रहीत कार्यक्रम का अपना पहला सफल संचालन किया।
- इलेक्ट्रॉनिक विलंब संग्रहण स्वचालित कैलकुलेटर (ईडीएसएसी, कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय, इंग्लैंड) पहला व्यावहारिक संग्रहीत प्रोग्राम इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर था (मई 1949)
- मैनचेस्टर मार्क 1 (मैनचेस्टर के विक्टोरिया विश्वविद्यालय, इंग्लैंड) बेबी से विकसित (जून 1949)
- कॉमनवेल्थ साइंटिफिक एंड इंडस्ट्रियल रिसर्च ऑटोमैटिक कंप्यूटर (सीएसआईआरएसी, राष्ट्रमंडल वैज्ञानिक और औद्योगिक अनुसंधान संगठन) ऑस्ट्रेलिया (नवंबर 1949)
- इलेक्ट्रॉनिक असतत चर स्वचालित कंप्यूटर (ईडीवीएसी, बैलिस्टिक अनुसंधान प्रयोगशाला, एबरडीन प्रोविंग ग्राउंड 1951 में कंप्यूटिंग प्रयोगशाला)
- ऑर्डनेंस डिस्क्रीट वेरिएबल ऑटोमेटिक कंप्यूटर (ओआरडीवीएसी, युनिवर्सिटी ऑफ इलिनोइस अर्बाना-शैंपेन) एबरडीन प्रोविंग ग्राउंड, मैरीलैंड में (नवंबर 1951 में पूरा हुआ)[5]
- प्रिंसटन विश्वविद्यालय में आईएएस मशीन (जनवरी 1952)
- मैनिएक I लॉस अलामोस साइंटिफिक लेबोरेटरी में (मार्च 1952)
- एमईएसएम ने 6 नवंबर, 1950 को कीव में अपना पहला परीक्षण किया
- इलिनोइस स्वचालित कंप्यूटर (आईएलएलआईएसी) इलिनोइस विश्वविद्यालय में, (सितंबर 1952)
प्रारंभिक संग्रहीत प्रोग्राम कंप्यूटर
- आईबीएम एसएसईसी में निर्देशों को डेटा के रूप में मानने की क्षमता थी, और 27 जनवरी, 1948 को सार्वजनिक रूप से प्रदर्शित किया गया था। इस क्षमता का दावा 28 अप्रैल, 1953 को जारी अमेरिकी पेटेंट में किया गया था।[6] चूँकि, यह आंशिक रूप से इलेक्ट्रोमैकेनिकल था, पूरी तरह से इलेक्ट्रॉनिक नहीं था। अभ्यास में, इसकी सीमित मेमोरी के कारण निर्देश पेपर टेप से पढ़े जाते थे।[7]
- मैनचेस्टर बेबी, मैनचेस्टर के विक्टोरिया विश्वविद्यालय द्वारा संग्रहित प्रोग्राम को चलाने वाला पहला पूर्ण इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर था। इसने 21 जून, 1948 को 52 मिनट के लिए फैक्टरिंग प्रोग्राम चलाया, साधारण डिवीजन प्रोग्राम चलाने के बाद और यह दिखाने के लिए कि दो नंबर अपेक्षाकृत प्रमुख थे।
- इलेक्ट्रॉनिक न्यूमेरिकल इंटीग्रेटर एंड कंप्यूटर (ईएनआईएसी) को प्रिमिटिव रीड-ओनली स्टोर्ड-प्रोग्राम कंप्यूटर (प्रोग्राम रीड-ओनली मेमोरी (ROM) के लिए फंक्शन टेबल्स का उपयोग करके) के रूप में चलाने के लिए संशोधित किया गया था और 16 सितंबर, 1948 को प्रदर्शित किया गया था, वॉन न्यूमैन के लिए एडेल गोल्डस्टाइन द्वारा एक कार्यक्रम चल रहा था।
- बाइनरी ऑटोमैटिक कंप्यूटर (बिनाक) ने फरवरी, मार्च और अप्रैल 1949 में कुछ परीक्षण कार्यक्रम चलाए, चूँकि सितंबर 1949 तक पूरा नहीं किया गया था।
- मैनचेस्टर मार्क 1 बेबी प्रोजेक्ट से विकसित हुआ। मार्क 1 का मध्यवर्ती संस्करण अप्रैल 1949 में कार्यक्रम चलाने के लिए उपलब्ध था, किंतु अक्टूबर 1949 तक पूरा नहीं हुआ था।
- इलेक्ट्रॉनिक डिले स्टोरेज ऑटोमैटिक कैलकुलेटर (ईडीएसएसी) ने 6 मई, 1949 को अपना पहला कार्यक्रम चलाया।
- इलेक्ट्रॉनिक डिस्क्रीट वेरिएबल ऑटोमैटिक कंप्यूटर (ईडीवीएसी) अगस्त 1949 में दिया गया था, किंतु इसमें कुछ समस्याएँ थीं जो इसे 1951 तक नियमित संचालन में रखने से रोकती थीं।
- कॉमनवेल्थ साइंटिफिक एंड इंडस्ट्रियल रिसर्च ऑटोमैटिक कंप्यूटर (सीएसआईआरएसी, पूर्व में CSIR Mk I) ने नवंबर 1949 में अपना पहला कार्यक्रम चलाया।
- स्टैंडर्ड ईस्टर्न ऑटोमैटिक कंप्यूटर (एसईएसी (कंप्यूटर)) का प्रदर्शन अप्रैल 1950 में किया गया था।
- पायलट ऐस ने अपना पहला कार्यक्रम 10 मई, 1950 को चलाया और दिसंबर 1950 में इसका प्रदर्शन किया गया।
- स्टैंडर्ड वेस्टर्न ऑटोमेटिक कंप्यूटर (एसडब्ल्यूएसी (कंप्यूटर)) जुलाई 1950 में पूरा हुआ था।
- विर्लविन्ड (कंप्यूटर) दिसंबर 1950 में पूरा हुआ था और अप्रैल 1951 में वास्तविक उपयोग में था।
- पहला UNIVAC 1101 (बाद में वाणिज्यिक ERA 1101/UNIVAC 1101) दिसंबर 1950 में स्थापित किया गया था।
डिजाइन की कमजोरियां
एमआईएससी का हानि यह है कि निर्देशों में अधिक अनुक्रमिक निर्भरताएँ होती हैं, जिससे समग्र निर्देश-स्तर की समानता कम हो जाती है।
एमआईएससी आर्किटेक्चर में कुछ प्रोग्रामिंग भाषा जैसे फोर्थ (प्रोग्रामिंग भाषा) के स्टैक के उपयोग और जावा वर्चुअल मशीन की कुछ विशेषताओं के साथ बहुत कुछ समान है। पूर्ण निर्देश-स्तर समांतरता प्रदान करने में दोनों कमजोर हैं।
उल्लेखनीय सीपीयू
संभवतः सबसे व्यावसायिक रूप से सफल एमआईएससी मूल आईएनएमओएस ट्रांसप्यूटर आर्किटेक्चर था जिसकी कोई फ्लोटिंग-पॉइंट यूनिट नहीं थी। चूँकि, एम्बेडेड कंप्यूटर अनुप्रयोगों के लिए कई 8-बिट कंप्यूटिंग माइक्रोकंट्रोलर , एमआईएससी के रूप में योग्य प्राप्त करते हैं।
प्रत्येक स्टीरियो अंतरिक्ष यान में दो P24 एमआईएससी सीपीयू और दो CPU24 एमआईएससी सीपीयू सम्मिलित हैं।[8][9][10][11]
यह भी देखें
- जटिल निर्देश सेट कंप्यूटर
- अल्प निर्देश सेट कंप्यूटर
संदर्भ
- ↑ Ting, Chen-hanson; Moore, Charles H. (1995). "MuP21: A High Performance MISC Processor". UltraTechnology. Offete Enterprises.
- ↑ US patent 5481743A, Baxter, Michael A., "Minimal instruction set computer architecture and multiple instruction issue method", published 1996-01-02, issued 1996-01-02, assigned to Apple
- ↑ Halverson, Richard Jr.; Lew, Art (1995). An FPGA-Based Minimal Instruction Set Computer (Technical report). Information and Computer Sciences Department, University of Hawai. p. 23. ICS-TR-94-28.
- ↑ Kong, J.H.; Ang, L.-M.; Seng, K.P. (2010). "Minimal Instruction Set AES Processor using Harvard Architecture". 2010 3rd International Conference on Computer Science and Information Technology. pp. 65–69. doi:10.1109/ICCSIT.2010.5564522. ISBN 978-1-4244-5540-9.
- ↑ 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.
- ↑ US patent 2636672, Hamilton, Francis E.; Hughes, Ernest S. Jr. & Rowley, Russell A. et al., "चयनात्मक अनुक्रम इलेक्ट्रॉनिक कैलकुलेटर", issued 1953-04-28, assigned to IBM
- ↑ Grosch, Herbert R.J. (1991). Computer: Bit Slices From a Life. Third Millenium Books. ISBN 978-0-8873-3085-8.
- ↑ Mewaldt, R. A.; Cohen, C. M. S.; Cook, W. R.; Cummings, A. C.; et al. "3.5.2 The Minimal Instruction Set Computer (MISC)". The Low-Energy Telescope (LET) and SEP Central Electronics for the STEREO Mission (PDF) (Report). p. 20.
- ↑ Russell, C.T., ed. (2008). स्टीरियो मिशन. Springer. ISBN 978-0-387-09649-0.
- ↑ Ting, C-H; Cook, W.R. (2001). P24 MISC Microprocessor User's Manual (Technical report). eMAST Technology. STEREO-CIT-005.A.
- ↑ CPU24 Microprocessor User's Manual (Technical report). NASA. October 2003. Version 5 Actel for Stereo HET.
बाहरी संबंध
- Forth MISC chip designs
- seaForth-24 – the next to latest multi-core processor MISC design from Charles H. Moore
- Green Arrays - the latest multi-core processor MISC design from Charles H. Moore
