Внутренние и сложные команды, интерпретация сложных команд

Универсальные микропроцессоры, используемые в современных вычислительных системах, отличаются наличием эффективных средств для выполнения сложных научно-технических расчетов. Они обладают широким спектром команд, некоторые из которых (так называемые внутренние команды) выполняются операционным автоматом за один такт (цикл) его работы. Другие (сложные) команды интерпретируются микропрограммами, хранящимися в энергонезависимой управляющей памяти.

При проектировании микропроцессора к разряду внутренних относятся команды, удовлетворяющие приемлемому компромиссу между требуемой скоростью их выполнения и сложностью аппаратной реализации. Такой компромисс легко обеспечивается для простых команд, не требующих включения сложных логических схем в состав операционного автомата. Но, по мере усложнения команд, альтернативный путь интерпретации может играть решающую роль. Интерпретатор разбивает команды на элементарные шаги (микрокоманды, микрооперации), аппаратная реализация которых обходится гораздо дешевле. При этом, основная функциональная нагрузка переносится с аппаратного обеспечения на программное. Это удешевляет процессор, но снижает его производительность.

Интерпретация, как технология развития архитектуры вычислительных систем, используемая с начала 50-х годов, позволяет:

•  расширять систему команд процессора без изменения (усложнения) его аппаратной части;
•  отрабатывать новые сложные команды, восполняющие недостатки аппаратных средств, экспериментируя с интерпретаторами;
•  следовать принципу преемственности в плане обеспечения возможности использования без изменений старого программного обеспечения;
•  накапливая статистику, выявлять сложные команды, целесообразность перевода которых в разряд внутренних (аппаратная реализация) не вызывает сомнений.

Эти положительные моменты обусловили развитие технологии интерпретации в архитектурах компьютеров DEC VAX, Intel, IBM, получивших название CISC (Complex Instruction Set Computer – компьютер с полным набором команд). Это название появилось не сразу, а только после возникновения концепции RISC.