निर्देश सेट आर्किटेक्चर की तुलना

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अनुदेश समुच्चय आर्किटेक्चर (आईएसए) कंप्यूटर का सार मॉडल है, जिसे कंप्यूटर आर्किटेक्चर भी कहा जाता है। आईएसए की प्राप्ति को कार्यान्वयन कहा जाता है। आईएसए कई कार्यान्वयनों की अनुमति देता है जो कंप्यूटर के प्रदर्शन, भौतिक आकार और मौद्रिक लागत (अन्य बातों के अलावा) में भिन्न हो सकते हैं; क्योंकि आईएसए सॉफ़्टवेयर और कंप्यूटर हार्डवेयर के बीच इंटरफेस (कम्प्यूटिंग ) के रूप में कार्य करता है। आईएसए के लिए लिखा गया सॉफ्टवेयर एक ही आईएसए के विभिन्न कार्यान्वयन पर चल सकता है। इसने कंप्यूटर की विभिन्न पीढ़ियों के बीच द्वयाधारी संगतता को आसानी से प्राप्त करने और कंप्यूटर वर्ग के विकास को सक्षम किया है। इन दोनों विकासों ने कंप्यूटरों की लागत कम करने और उनकी प्रयोज्यता बढ़ाने में मदद की है। इन कारणों से, आईएसए आज कंप्यूटिंग में सबसे महत्वपूर्ण अमूर्तताओं में से एक है।

आईएसए कंप्यूटर प्रोग्राम करने के लिए मशीन भाषा प्रोग्रामर को जानने के लिए आवश्यक सब कुछ परिभाषित करता है। आईएसए क्या परिभाषित करता है आईएसए के बीच भिन्न होता है; सामान्य तौर पर, आईएसए समर्थित डेटा प्रकार को परिभाषित करता है, वहां क्या स्थिति है (जैसे कि मुख्य मेमोरी और प्रोसेसर रजिस्टर) और उनके शब्दार्थ (मेमोरी स्थिरता और एड्रेसिंग मोड), अनुदेश समुच्चय (मशीन का सेट निर्देश जिसमें कंप्यूटर की मशीन भाषा शामिल है), और इनपुट/आउटपुट मॉडल शामिल हैं।

आधार

कंप्यूटिंग के प्रारंभिक दशकों में, ऐसे कंप्यूटर थे जो द्वयाधारी संख्या, दशमलव कंप्यूटर [1] और यहां तक ​​कि टर्नरी कंप्यूटर का उपयोग करते थे।[2][3] समकालीन कंप्यूटर लगभग अनन्य रूप से द्वयाधारी हैं।

बिट

कंप्यूटर आर्किटेक्चर को अक्सर n-बिट आर्किटेक्चर के रूप में वर्णित किया जाता है। आज n अक्सर 8, 16, 32, या 64 होता है, लेकिन अन्य आकारों का उपयोग किया गया है (6, 12, 18, 24, 30, 36, 39, 48, 60 सहित)। यह वास्तव में सरलीकरण है क्योंकि कंप्यूटर आर्किटेक्चर में अक्सर अनुदेश समुच्चय में कुछ अधिक या कम "प्राकृतिक" डेटा आकार होते हैं, लेकिन इनका हार्डवेयर कार्यान्वयन बहुत भिन्न हो सकता है। कई निर्देश समुच्चय आर्किटेक्चर में निर्देश होते हैं, जो उस निर्देश सेट आर्किटेक्चर के कुछ कार्यान्वयन पर, प्रोसेसर के प्रमुख आंतरिक डेटापथ के आधे और/या दोगुने आकार पर काम करते हैं। इसके उदाहरण Z80, MC68000, और आईबीएम सिस्टम/360 हैं। इस प्रकार के कार्यान्वयन पर, दो बार विस्तृत ऑपरेशन आमतौर पर लगभग दो गुना अधिक क्लॉक साइकिल ( सी पी यू का क्षमता मापक) लेता है (जो उच्च प्रदर्शन कार्यान्वयन पर मामला नहीं है)। उदाहरण के लिए, 68000 पर, इसका मतलब 4 क्लॉक टिक के बजाय 8 है, और इस विशेष चिप को16-बिट कंप्यूटिंग के साथ 32-बिट आर्किटेक्चर के रूप में वर्णित किया जा सकता है। आईबीएम सिस्टम/360 अनुदेश समुच्चय आर्किटेक्चर 32-बिट है, लेकिन सिस्टम/360 श्रृंखला के कई मॉडल, जैसे आईबीएम सिस्टम/360 मॉडल 30, में छोटे आंतरिक डेटा पथ हैं, जबकि अन्य, जैसे 360/195, में छोटे आंतरिक डेटा पथ हैं। बड़े आंतरिक डेटा पथ आर्किटेक्चर की चौड़ाई निर्धारित करने के लिए बाहरी डेटाबस चौड़ाई का उपयोग नहीं किया जाता है; NS32008, NS32016 और NS32032 मूल रूप से अलग-अलग बाहरी डेटा बसों के साथ समान 32-बिट चिप थे; NS32764 में 64-बिट बस थी, और 32-बिट रजिस्टर का उपयोग किया गया था।प्रारंभिक 32-बिट माइक्रोप्रोसेसरों में अक्सर 24-बिट का एड्रेस होता था, जैसा कि सिस्टम/360 प्रोसेसर में होता था।

संचालन

Main article: निर्देश सेट § ऑपरेंड की संख्या

ऑपरेंड की संख्या उन कारकों में से एक है जो अनुदेश समुच्चय के प्रदर्शन के बारे में संकेत दे सकती है। तीन-ऑपरेंड आर्किटेक्चर (2-इन, 1-आउट) की अनुमति देगा 

A := B + C

निर्देश में गणना की जानी है

दो-ऑपरेंड आर्किटेक्चर (1-इन, 1-इन-एंड-आउट) की अनुमति देगा 

A := A + B

निर्देश में गणना करने के लिए, तीन-ऑपरेंड निर्देश को अनुकरण करने के लिए दो निर्देशों को निष्पादित करने की आवश्यकता होगी। 

A:= A * C
A�:= A + C

एन्कोडिंग लंबाई

जैसा कि नीचे दी गई तालिका में देखा जा सकता है कि कुछ अनुदेश समुच्चय एक बहुत ही सरल निश्चित एन्कोडिंग लंबाई रखते हैं, और अन्य में चर-लंबाई होती है। आम तौर पर यह अल्प निर्देश सेट कंप्यूटर (आरआईएससी) आर्किटेक्चर है जिसमें निश्चित एन्कोडिंग लंबाई होती है और जटिल अनुदेश समुच्चय कंप्यूटर (सीआईएससी) आर्किटेक्चर होते हैं जिनमें परिवर्तनीय लंबाई होती है, लेकिन हमेशा नहीं होती है।

एंडियननेस

आर्किटेक्चर "बड़े" या "छोटे" अंतराल या दोनों का उपयोग कर सकता है, या दोनों का उपयोग करने के लिए समनुरूप करने योग्य हो सकता है। लिटिल-एंडियन प्रोसेसर सबसे कम संख्या वाले मेमोरी लोकेशन में मल्टी-बाइट मान के कम से कम महत्वपूर्ण बाइट के साथ मेमोरी में बाइट्स ऑर्डर करते हैं। बिग-एंडियन आर्किटेक्चर इसके बजाय बाइट्स को सबसे कम संख्या वाले एड्रेस पर सबसे महत्वपूर्ण बाइट के साथ व्यवस्थित करते हैं। x86 आर्किटेक्चर के साथ-साथ कई 8-बिट आर्किटेक्चर लिट-एंडियन हैं। अधिकांश आरआईएससी आर्किटेक्चर (एसपीएआरसी, पावर, पावरपीसी, एमआईपीएस) मूल रूप से बिग-एंडियन थे (एआरएम छोटे-एंडियन थे), लेकिन कई (एआरएम सहित) अब या तो समनुरूप करने योग्य हैं।

एंडियननेस केवल उन प्रोसेसरों पर लागू होता है जो डेटा की इकाइयों (जैसे बाइट्स) के व्यक्तिगत एड्रेस की अनुमति देते हैं जो मूल एड्रेस योग्य मशीन शब्द से छोटे होते हैं।

अनुदेश समुच्चय

नीचे दी गई तालिका अनुदेश समुच्चय आर्किटेक्चर के बारे में मूलभूत जानकारी की तुलना करती है।

टिप्पणियाँ:

  • आमतौर पर रजिस्टरों की संख्या दो की घात होती है, उदाहरण 8, 16, 32 है। कुछ मामलों में आर्किटेक्चर की रजिस्टर फ़ाइल के "हिस्से" के रूप में हार्डवार्ड-टू-जीरो सूडो-रजिस्टर शामिल है, ज्यादातर इंडेक्सिंग मोड को सरल बनाने के लिए है। कॉलम रजिस्टर केवल किसी भी समय सामान्य निर्देशों द्वारा प्रयोग करने योग्य पूर्णांक रजिस्टरों की गणना करता है। आर्किटेक्चर में हमेशा विशेष-उद्देश्य रजिस्टर जैसे प्रोग्राम काउंटर (पीसी) शामिल होते हैं। जब तक उल्लेख नहीं किया जाता तब तक उनकी गिनती नहीं की जाती है। ध्यान दें कि कुछ आर्किटेक्चर, जैसे स्पार्क, में रजिस्टर विंडो होती हैं; उन आर्किटेक्चर के लिए, गिनती इंगित करती है कि रजिस्टर विंडो में कितने रजिस्टर उपलब्ध हैं। इसके अलावा, रजिस्टर नाम बदलने के लिए गैर-आर्किटेक्टेड रजिस्टरों की गणना नहीं की जाती है।
  • "टाइप" कॉलम में, "रजिस्टर-रजिस्टर" एक सामान्य प्रकार के आर्किटेक्चर का पर्याय है, "लोड-स्टोर", जिसका अर्थ है कि कोई भी निर्देश सीधे मेमोरी तक नहीं पहुंच सकता है, सिवाय कुछ विशेष के, यानी रजिस्टर से लोड या स्टोर करें ), परमाणु संचालन के लिए मेमोरी लॉकिंग निर्देशों के संभावित अपवादों के साथ है।
  • एंडियननेस कॉलम में, Bi का अर्थ है कि एंडियननेस विन्यास योग्य है।
आर्किटेक्चर बिट संस्करण परिचय अधिकतम #
ऑपरेंड 		प्रकार डिज़ाइन रजिस्टर

(एफपी/वेक्टर को छोड़कर)

निर्देश एन्कोडिंग शाखा मूल्यांकन एंडियननेस एक्सटेंशन खुला हुआ रॉयल्टी

मुक्त

6502 8 1975 1 रजिस्टर-मेमोरी CISC 3 वेरिएबल (8- से 24-बिट) स्थिति रजिस्टर Little
6800 8 1974 1 रजिस्टर-मेमोरी CISC 3 चर (8- से 32-बिट) स्थिति रजिस्टर Big
6809 8 1978 1 रजिस्टर-मेमोरी CISC 3 चर (8- से 32-बिट) स्थिति रजिस्टर Big
680x0 32 1979 2 रजिस्टर-मेमोरी CISC 8 data and 8 address चर स्थिति रजिस्टर Big
8080 8 1974 2 रजिस्टर-मेमोरी CISC 7 वेरिएबल (8- से 24-बिट) स्थिति रजिस्टर Little
8051 32 (8→32) 1977? 1 Register–Register CISC
  • 32 in 4-bit
  • 16 in 8-bit
  • 8 in 16-bit
  • 4 in 32-bit
 चर(8-bit to 128 bytes) तुलना और शाखा Little
x86 16, 32, 64
(16→32→64) 		1978 2 (integer)
3 (AVX)[lower-alpha 1]
4 (FMA4 and VPBLENDVPx)[4]
 रजिस्टर-मेमोरी CISC
  • 8 (+ 4 or 6 segment reg.) (16/32-bit)
  • 16 (+ 2 segment reg. gs/cs) (64-bit)
  • 32 with AVX-512
 Variable (8086 ~ 80386: चरbetween 1 and 6 bytes /w MMU + intel SDK, 80486: 2 to 5 bytes with prefix, pentium and onward: 2 to 4 bytes with prefix, x64: 4 bytes prefix, third party x86 emulation: 1 to 15 bytes w/o prefix & MMU . SSE/MMX: 4 bytes /w prefix AVX: 8 Bytes /w prefix) स्थिति कोड Little x87, IA-32, MMX, 3DNow!, SSE,
SSE2, PAE, x86-64, SSE3, SSSE3, SSE4,
BMI, AVX, AES, FMA, XOP, F16C 		No No
अल्फा 64 1992 3 Register–Register RISC 32 (including "zero") Fixed (32-bit) स्थिति रजिस्टर Bi MVI, BWX, FIX, CIX No
एआरसी 16/32/64 (32→64) ARCv3[5] 1996 3 Register–Register RISC 16 or 32 including SP
user can increase to 60 		चर(16- or 32-bit) तुलना और शाखा Bi APEX User-defined instructions
एआरएम/ए32 32 ARMv1–v9 1983 3 Register–Register RISC
  • 15
 Fixed (32-bit) स्थिति कोड Bi NEON, Jazelle, VFP,
TrustZone, LPAE 		No
थंब/टी32 32 ARMv4T-ARMv8 1994 3 Register–Register RISC
  • 7 with 16-bit Thumb instructions
  • 15 with 32-bit Thumb-2 instructions
 Thumb: Fixed (16-bit), Thumb-2:
चर(16- or 32-bit) 		स्थिति कोड Bi NEON, Jazelle, VFP,
TrustZone, LPAE 		No
आर्म64/ए64 64 ARMv8-A[6] 2011[7] 3 Register–Register RISC 32 (including the stack pointer/"zero" register) Fixed (32-bit), चर(32-bit or 64-bit for FMA4 with 32-bit prefix[8]) स्थिति कोड Bi SVE and SVE2 No
ए.वी.आर 8 1997 2 Register–Register RISC 32
16 on "reduced architecture" 		चर(mostly 16-bit, four instructions are 32-bit) स्थिति रजिस्टर,

वातानुकूलित छोड़ें

I/O पर या

सामान्य उद्देश्य

रजिस्टर बिट,

तुलना करें और छोड़ें

Little
एवीआर32 32 Rev 2 2006 2–3 RISC 15 Variable[9] Big Java virtual machine
ब्लैकफ़िन 32 2000 3[10] Register–Register RISC[11] 2 accumulators

8 data registers

8 pointer registers

4 index registers

4 buffer registers

चर(16- or 32-bit) स्थिति कोड Little[12]
सीडीसी अपर 3000 श्रृंखला 48 1963 3 रजिस्टर-मेमोरी CISC 48-bit A reg., 48-bit Q reg., 6 15-bit B registers, miscellaneous चर(24- or 48-bit) कई प्रकार की छलांग और स्किप Big
सीडीसी 6000

सेंट्रल प्रोसेसर (सीपी)

60 1964 3 Register–Register n/a[lower-alpha 2] 24 (8 18-bit address reg.,
8 18-bit index reg.,
8 60-bit operand reg.) 		चर(15-, 30-, or 60-bit) तुलना और शाखा n/a[lower-alpha 3] Compare/Move Unit No No
सीडीसी 6000

परिधीय प्रोसेसर (पीपी)

12 1964 1 or 2 रजिस्टर-मेमोरी CISC 1 18-bit A register, locations 1–63 serve as index registers for some instructions चर(12- or 24-bit) टेस्ट ए रजिस्टर, टेस्ट चैनल n/a[lower-alpha 4] additional Peripheral Processing Units No No
क्रूसो

(मूल वीएलआईडब्ल्यू)

32[13] 2000 1 Register–Register VLIW[13][14]
  • 1 in native push stack mode
  • 6 in x86 emulation +
    8 in x87/MMX mode +
    50 in rename status
  • 12 integer + 48 shadow +
    4 debug in native VLIW
  • mode[13][14]
 चर(64- or 128-bit in native mode, 15 bytes in x86 emulation)[14] स्थिति कोड[13] Little
Elbrus [ru]
(मूल वीएलआईडब्ल्यू)(एल्ब्रस) 		64 Elbrus-4S 2014 1 Register–Register[13] VLIW 8–64 64 स्थिति कोड Little Just-in-time dynamic translation: x87, IA-32, MMX, SSE,
SSE2, x86-64, SSE3, AVX 		No No
डीएलएक्स 32 1990 3 RISC 32 Fixed (32-bit) Big Yes ?
ईएसआई-आरआईएससी 16/32 2009 3 Register–Register RISC 8–72 चर(16- or 32-bit) तुलना और शाखा
and स्थिति रजिस्टर 		Bi User-defined instructions No No
आईएपीएक्स 432[15] 32 1981 3 Stack machine CISC 0 चर(6 to 321 bits) No No
इटेनियम

(आईए-64)

64 2001 Register–Register EPIC 128 Fixed (128-bit bundles with 5-bit template tag and 3 instructions, each 41-bit long) स्थिति रजिस्टर Bi
(selectable) 		Intel Virtualization Technology No No
लूंगआर्क 32, 64 2021 4 Register–Register RISC 32 (including "zero") Fixed (32-bit) Little No No
M32R 32 1997 3 Register–Register RISC 16 चर(16- or 32-bit) स्थिति रजिस्टर Bi
m88k 32 1988 3 Register–Register RISC Fixed (32-bit) Big
माइक्रो32 32 ? 2006 3 Register–Register RISC 32[16] Fixed (32-bit) तुलना और शाखा Big User-defined instructions Yes[17] Yes
एमआईपीएस 64 (32→64) 6[18][19] 1981 1–3 Register–Register RISC 4–32 (including "zero") Fixed (32-bit) स्थिति रजिस्टर Bi MDMX, MIPS-3D No No[20][21]
एमएमआईएक्स 64 ? 1999 3 Register–Register RISC 256 Fixed (32-bit) ? Big ? Yes Yes
एनआईओएस II 32 2000 3 Register–Register RISC 32 Fixed (32-bit) स्थिति रजिस्टर Little Soft processor that can be instantiated on an Altera FPGA device No On Altera/Intel FPGA only
NS320xx 32 1982 5 Memory–Memory CISC 8 चरHuffman coded, up to 23 bytes long स्थिति कोड Little BitBlt instructions
ओपनआरआईएससी 32, 64 1.3[22] 2000 3 Register–Register RISC 16 or 32 Fixed ? ? ? Yes Yes
पीए-आरआईएससी

(एचपी/पीए)

64 (32→64) 2.0 1986 3 Register–Register RISC 32 Fixed (32-bit) तुलना और शाखा Big → Bi MAX No
पीडीपी-8[23] 12 1966 रजिस्टर-मेमोरी CISC 1 accumulator

1 multiplier quotient register

Fixed (12-bit) स्थिति पंजी

परीक्षण और शाखा

EAE (Extended Arithmetic Element)
पीडीपी-11 16 1970 2 Memory–Memory CISC 8 (includes program counter and stack pointer, though any register can act as stack pointer) चर(16-, 32-, or 48-bit) स्थिति कोड Little Floating Point,
Commercial Instruction Set 		No No
पॉवर, पॉवरपीसी, पॉवर आई.एस.ए 32/64 (32→64) 3.1[24] 1990 3 (mostly). FMA, LD/ST-Update Register–Register RISC 32 GPR, 8 4-bit Condition Fields, Link Register, Counter Register Fixed (32-bit), चर(32- or 64-bit with the 32-bit prefix[24]) स्थिति कोड, शाखा-काउंटर ऑटो-कमी Bi-endian AltiVec, APU, VSX, Cell, Floating-point, Matrix Mutiply Assist Yes Yes
आरआईएससी-वी 32, 64, 128 20191213[25] 2010 3 Register–Register RISC 32 (including "zero") Variable तुलना और शाखा Little ? Yes Yes
आरएक्स 64/32/16 2000 3 Memory–Memory CISC 4 integer + 4 address Variable तुलना और शाखा Little No
एस+कोर 16/32 2005 RISC Little
स्पार्क 64 (32→64) OSA2017[26] 1985 3 Register–Register RISC 32 (including "zero") Fixed (32-bit) स्थिति कोड Big → Bi VIS Yes Yes[27]
सुपरएच (एसएच) 32 1994 2 Register–Register
रजिस्टर-मेमोरी 		RISC 16 Fixed (16- or 32-bit), Variable स्थिति कोड
(single bit) 		Bi Yes Yes
सिस्टम/360

सिस्टम/370

z/आर्किटेक्चर

64 (32→64) 1964 2 (most)
3 (FMA, distinct
operand facility)
4 (some vector inst.) 		रजिस्टर-मेमोरी
Memory–Memory
Register–Register 		CISC 16 general
16 control (S/370 and later)
16 access (ESA/370 and later) 		चर(16-, 32-, or 48-bit) स्थिति कोड, तुलना और शाखा ऑटो वृद्धि, शाखा-काउंटर ऑटो-कमी Big No No
ट्रांसप्यूटर 32 (4→64) 1987 1 Stack machine MISC 3 (as stack) चर(8 ~ 120 bytes) तुलना और शाखा Little
वैक्स 32 1977 6 Memory–Memory CISC 16 Variable स्थिति कोड, तुलना और शाखा Little No
Z80 8 1976 2 रजिस्टर-मेमोरी CISC 17 चर(8 to 32 bits) स्थिति रजिस्टर Little
आर्किटेक्चर बिट्स संस्करण परिचय अधिकतम #

ऑपरेंड

प्रकार डिज़ाइन रजिस्टर

(एफपी/वेक्टर को छोड़कर)

निर्देश एन्कोडिंग शाखा मूल्यांकन एंडियननेस एक्सटेंशन खुला रॉयल्टी

मुक्त


यह भी देखें

टिप्पणियाँ

  1. ↑ The LEA (all processors) and IMUL-immediate (80186 & later) instructions accept three operands; most other instructions of the base integer ISA accept no more than two operands.
  2. ↑ partly RISC: load/store architecture and simple addressing modes, partly CISC: three instruction lengths and no single instruction timing
  3. ↑ Since memory is an array of 60-bit words with no means to access sub-units, big endian vs. little endian makes no sense. The optional CMU unit uses big-endian semantics.
  4. ↑ Since memory is an array of 12-bit words with no means to access sub-units, big endian vs. little endian makes no sense.


संदर्भ

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  2. ↑ "Russian Virtual Computer Museum – Hall of Fame – Nikolay Petrovich Brusentsov".
  3. ↑ Trogemann, Georg; Nitussov, Alexander Y.; Ernst, Wolfgang (2001). Computing in Russia: the history of computer devices and information technology revealed. Vieweg+Teubner Verlag. pp. 19, 55, 57, 91, 104–107. ISBN 978-3-528-05757-2..
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  18. ↑ MIPS64 Architecture for Programmers: Release 6
  19. ↑ MIPS32 Architecture for Programmers: Release 6
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  21. ↑ "Wave Computing Closes Its MIPS Open Initiative with Immediate Effect, Zero Warning".
  22. ↑ OpenRISC Architecture Revisions
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  25. ↑ "RISC-V ISA Specifications". Retrieved 17 June 2019.
  26. ↑ Oracle SPARC Processor Documentation
  27. ↑ SPARC Architecture License
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