निर्देश सेट आर्किटेक्चर की तुलना

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अनुदेश समुच्चय वास्तुकला (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, [[12-48-बिट कंप्यूटिंग]], 18-बिट कंप्यूटिंग, 24-बिट कंप्यूटिंग, 30, 36-बिट कंप्यूटिंग, इलियट 803, 48- सहित) बिट कंप्यूटिंग, 60-बिट कंप्यूटिंग)। यह वास्तव में एक 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 इंस्ट्रक्शन सेट आर्किटेक्चर के कुछ कार्यान्वयन पर, प्रोसेसर के प्रमुख आंतरिक डेटापथ के आधे और/या दोगुने आकार पर काम करते हैं। इसके उदाहरण हैं Z80, MC68000, और IBM System/360। इस प्रकार के कार्यान्वयन पर, दो बार विस्तृत ऑपरेशन आमतौर पर लगभग दो गुना अधिक घड़ी चक्र 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 को 32-बिट कंप्यूटिंग | 16-बिट कंप्यूटिंग के साथ 32-बिट आर्किटेक्चर | 16-बिट कार्यान्वयन 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; NS320xx|NS32008, NS32016 और NS32032 मूल रूप से अलग-अलग बाहरी डेटा बसों के साथ समान 32-बिट चिप थे; NS32764 में 64-बिट कंप्यूटिंग | 64-बिट बस थी, और 32-बिट रजिस्टर का इस्तेमाल किया। प्रारंभिक 32-बिट माइक्रोप्रोसेसरों में अक्सर 24-बिट का पता होता था, जैसा कि सिस्टम/360 प्रोसेसर में होता था।

संचालन

Main article: instruction set § Number of operands

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

ए := बी + सी

एक निर्देश में गणना की जानी है

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

ए := ए + बी

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

ए:= ए * सी
ए := ए + सी

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 जोखिम आर्किटेक्चर है जिसमें निश्चित एन्कोडिंग लंबाई होती है और जटिल अनुदेश समुच्चय कंप्यूटर आर्किटेक्चर होते हैं जिनमें परिवर्तनीय लंबाई होती है, लेकिन हमेशा नहीं।

एंडियननेस

एक आर्किटेक्चर बड़े या छोटे अंतराल या दोनों का उपयोग कर सकता है, या दोनों का उपयोग करने के लिए कॉन्फ़िगर करने योग्य हो सकता है। लिटिल-एंडियन प्रोसेसर सबसे कम संख्या वाले मेमोरी लोकेशन में मल्टी-बाइट वैल्यू 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 पते पर सबसे महत्वपूर्ण बाइट के साथ व्यवस्थित करते हैं। x86 आर्किटेक्चर के साथ-साथ कई 8-बिट कंप्यूटिंग|8-बिट आर्किटेक्चर लिट-एंडियन हैं। अधिकांश आरआईएससी आर्किटेक्चर (एसपीएआरसी, पावर, पावरपीसी, एमआईपीएस) मूल रूप से बड़े-एंडियन थे (एआरएम छोटे-एंडियन थे), लेकिन कई (एआरएम सहित) अब या तो कॉन्फ़िगर करने योग्य हैं।

एंडियननेस केवल उन प्रोसेसरों पर लागू होता है जो डेटा की इकाइयों (जैसे बाइट्स) के व्यक्तिगत पते की अनुमति देते हैं जो मूल पता 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 शक्ति होती है, उदा। 8, 16, 32। 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। 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, गैर-आर्किटेक्टेड रजिस्टरों के नाम बदलने के लिए रजिस्टर#आर्किटेक्चरल बनाम भौतिक रजिस्टरों की गणना नहीं की जाती है।
  • टाइप कॉलम में, रजिस्टर-रजिस्टर एक सामान्य प्रकार के आर्किटेक्चर का पर्याय है, लोड-स्टोर आर्किटेक्चर | 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।
  • Endianness कॉलम में, Bi का अर्थ है कि endianness विन्यास योग्य है।
Archi-
tecture 		Bits Version Intro-
duced 		Max #
operands 		Type Design Registers
(excluding FP/vector) 		Instruction encoding Branch evaluation Endian-
ness 		Extensions Open Royalty
free
6502 8 1975 1 Register–Memory CISC 3 Variable (8- to 24-bit) Condition register Little
6800 8 1974 1 Register–Memory CISC 3 Variable (8- to 32-bit) Condition register Big
6809 8 1978 1 Register–Memory CISC 3 Variable (8- to 32-bit) Condition register Big
680x0 32 1979 2 Register–Memory CISC 8 data and 8 address Variable Condition register Big
8080 8 1974 2 Register–Memory CISC 7 Variable (8 to 24 bits) Condition register 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
 Variable (8-bit to 128 bytes) Compare and branch Little
x86 16, 32, 64
(16→32→64) 		1978 2 (integer)
3 (AVX)[lower-alpha 1]
4 (FMA4 and VPBLENDVPx)[4]
 Register–Memory 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: variable between 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) Condition code Little x87, IA-32, MMX, 3DNow!, SSE,
SSE2, PAE, x86-64, SSE3, SSSE3, SSE4,
BMI, AVX, AES, FMA, XOP, F16C 		No No
Alpha 64 1992 3 Register–Register RISC 32 (including "zero") Fixed (32-bit) Condition register Bi MVI, BWX, FIX, CIX No
ARC 16/32/64 (32→64) ARCv3[5] 1996 3 Register–Register RISC 16 or 32 including SP
user can increase to 60 		Variable (16- or 32-bit) Compare and branch Bi APEX User-defined instructions
ARM/A32 32 ARMv1–v9 1983 3 Register–Register RISC
  • 15
 Fixed (32-bit) Condition code Bi NEON, Jazelle, VFP,
TrustZone, LPAE 		No
Thumb/T32 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:
Variable (16- or 32-bit) 		Condition code Bi NEON, Jazelle, VFP,
TrustZone, LPAE 		No
Arm64/A64 64 ARMv8-A[6] 2011[7] 3 Register–Register RISC 32 (including the stack pointer/"zero" register) Fixed (32-bit), Variable (32-bit or 64-bit for FMA4 with 32-bit prefix[8]) Condition code Bi SVE and SVE2 No
AVR 8 1997 2 Register–Register RISC 32
16 on "reduced architecture" 		Variable (mostly 16-bit, four instructions are 32-bit) Condition register,
skip conditioned
on an I/O or
general purpose
register bit,
compare and skip 		Little
AVR32 32 Rev 2 2006 2–3 RISC 15 Variable[9] Big Java virtual machine
Blackfin 32 2000 3[10] Register–Register RISC[11] 2 accumulators

8 data registers

8 pointer registers

4 index registers

4 buffer registers

Variable (16- or 32-bit) Condition code Little[12]
CDC Upper 3000 series 48 1963 3 Register–Memory CISC 48-bit A reg., 48-bit Q reg., 6 15-bit B registers, miscellaneous Variable (24- or 48-bit) Multiple types of jump and skip Big
CDC 6000
Central Processor (CP) 		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.) 		Variable (15-, 30-, or 60-bit) Compare and branch n/a[lower-alpha 3] Compare/Move Unit No No
CDC 6000
Peripheral Processor (PP) 		12 1964 1 or 2 Register–Memory CISC 1 18-bit A register, locations 1–63 serve as index registers for some instructions Variable (12- or 24-bit) Test A register, test channel n/a[lower-alpha 4] additional Peripheral Processing Units No No
Crusoe
(native VLIW) 		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]
 Variable (64- or 128-bit in native mode, 15 bytes in x86 emulation)[14] Condition code[13] Little
Elbrus [ru]
(native VLIW)(Elbrus) 		64 Elbrus-4S 2014 1 Register–Register[13] VLIW 8–64 64 Condition code Little Just-in-time dynamic translation: x87, IA-32, MMX, SSE,
SSE2, x86-64, SSE3, AVX 		No No
DLX 32 1990 3 RISC 32 Fixed (32-bit) Big Yes ?
eSi-RISC 16/32 2009 3 Register–Register RISC 8–72 Variable (16- or 32-bit) Compare and branch
and condition register 		Bi User-defined instructions No No
iAPX 432[15] 32 1981 3 Stack machine CISC 0 Variable (6 to 321 bits) No No
Itanium
(IA-64) 		64 2001 Register–Register EPIC 128 Fixed (128-bit bundles with 5-bit template tag and 3 instructions, each 41-bit long) Condition register Bi
(selectable) 		Intel Virtualization Technology No No
LoongArch 32, 64 2021 4 Register–Register RISC 32 (including "zero") Fixed (32-bit) Little No No
M32R 32 1997 3 Register–Register RISC 16 Variable (16- or 32-bit) Condition register Bi
m88k 32 1988 3 Register–Register RISC Fixed (32-bit) Big
Mico32 32 ? 2006 3 Register–Register RISC 32[16] Fixed (32-bit) Compare and branch Big User-defined instructions Yes[17] Yes
MIPS 64 (32→64) 6[18][19] 1981 1–3 Register–Register RISC 4–32 (including "zero") Fixed (32-bit) Condition register Bi MDMX, MIPS-3D No No[20][21]
MMIX 64 ? 1999 3 Register–Register RISC 256 Fixed (32-bit) ? Big ? Yes Yes
Nios II 32 2000 3 Register–Register RISC 32 Fixed (32-bit) Condition register 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 Variable Huffman coded, up to 23 bytes long Condition code Little BitBlt instructions
OpenRISC 32, 64 1.3[22] 2000 3 Register–Register RISC 16 or 32 Fixed ? ? ? Yes Yes
PA-RISC
(HP/PA) 		64 (32→64) 2.0 1986 3 Register–Register RISC 32 Fixed (32-bit) Compare and branch Big → Bi MAX No
PDP-8[23] 12 1966 Register–Memory CISC 1 accumulator

1 multiplier quotient register

Fixed (12-bit) Condition register

Test and branch

EAE (Extended Arithmetic Element)
PDP-11 16 1970 2 Memory–Memory CISC 8 (includes program counter and stack pointer, though any register can act as stack pointer) Variable (16-, 32-, or 48-bit) Condition code Little Floating Point,
Commercial Instruction Set 		No No
POWER, PowerPC, Power आईएसए 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), Variable (32- or 64-bit with the 32-bit prefix[24]) Condition code, Branch-Counter auto-decrement Bi-endian AltiVec, APU, VSX, Cell, Floating-point, Matrix Mutiply Assist Yes Yes
RISC-V 32, 64, 128 20191213[25] 2010 3 Register–Register RISC 32 (including "zero") Variable Compare and branch Little ? Yes Yes
RX 64/32/16 2000 3 Memory–Memory CISC 4 integer + 4 address Variable Compare and branch Little No
S+core 16/32 2005 RISC Little
SPARC 64 (32→64) OSA2017[26] 1985 3 Register–Register RISC 32 (including "zero") Fixed (32-bit) Condition code Big → Bi VIS Yes Yes[27]
SuperH (SH) 32 1994 2 Register–Register
Register–Memory 		RISC 16 Fixed (16- or 32-bit), Variable Condition code
(single bit) 		Bi Yes Yes
System/360
System/370
z/Architecture 		64 (32→64) 1964 2 (most)
3 (FMA, distinct
operand facility)
4 (some vector inst.) 		Register–Memory
Memory–Memory
Register–Register 		CISC 16 general
16 control (S/370 and later)
16 access (ESA/370 and later) 		Variable (16-, 32-, or 48-bit) Condition code, compare and branch auto increment, Branch-Counter auto-decrement Big No No
Transputer 32 (4→64) 1987 1 Stack machine MISC 3 (as stack) Variable (8 ~ 120 bytes) Compare and branch Little
VAX 32 1977 6 Memory–Memory CISC 16 Variable Condition code, compare and branch Little No
Z80 8 1976 2 Register–Memory CISC 17 Variable (8 to 32 bits) Condition register Little
Archi-
tecture 		Bits Version Intro-
duced 		Max #
operands 		Type Design Registers
(excluding FP/vector) 		Instruction encoding Branch evaluation Endian-
ness 		Extensions Open Royalty
free


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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  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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  19. ↑ MIPS32 Architecture for Programmers: Release 6
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  26. ↑ Oracle SPARC Processor Documentation
  27. ↑ SPARC Architecture License
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