Tölvumál - 01.03.1994, Side 25

Mars 1994
tiltölulega hreinir RISC örgjörvar
séu í nýjustu útgáfum séu all-
verulega farnir að draga dám af
CISC. Þeir hafa jafnvel fengið
viðurnefnið CRISC.
Það verður þó að hafa í huga að
RISC er ekkert markmið í sjálfu
sér. Markmiðið er að sjálfsögðu
að fomt notandans keyrist eins
hratt og mögulegt er. Notandan-
um líður ekkert betur þó hann
viti af því að forritið hans keyri
á "hreinum" RISC örgjörva, ef
það tekur heila eilífð í frarn-
kvæmd. Hönnuðir nútímagjörva
nýta sér eiginleika úr öllum áttum
til að auka keyrsluhraða þeirra
forrita sem munu keyra á ör-
gjörvunum.
Helstuáhrifavaldar
Til að geta betur sagt fyrir um
þróunina í örgjörvahönnun skul-
um við reyna að gera okkur grein
fyrir helstu áhrifavöldunum í
þessari þróun. Sú þróun sem hefur
átt sér stað f aukningu á hraða
örgjörva annars vegar og minnis
hins vegar á eftir að hafa mikil
áhrif á uppbyggingu tölva í
framtíðinni. Eins og sést á ntynd
1. hefur hraðaaukning DRAM
minnis, en það er minnið sem
aðallega er notað í aðalminni
tölva, engan vegin haldið í við
hraðaaukningu örgjörva. Astæð-
ur fyrir þessum mun eru nokkrar.
Minnisþörf forrita hefur aukist
gífurlega á síðustu árum. Megin-
áherslan hefur því verið á að
framleiða sífellt stærri minnis-
kubba, en ekki endilega hrað-
virkari. A sama tíma hefur verið
lagt ofurkapp á að auka hraðan á
örgjörvum, jafnframtþví sem þeir
hafa verið að smækka. Að sjálf-
sögðu er enn hægt að frantleiða
minni sem hafa sama hraða og
örgjörvarnir, en þau verða aldrei
eins stór og DRAM kubbarnir,
auk þess sem þau eru mun dýrari.
Hraðamunurinn á örgjörvum og
aðalminni tölva leiðir til svo-
kallaðs minnisstigveldis (mem-
ory hierarchy) í tölvum. I því eru
notuð bæði lítil hraðvirk minni
og stórhægvirkari minni. Flestar
nútímatölvur hafa fjögur þrep í
minnisstigveldinu. Efst eru gistun,
sem vinna á sarna hraða og
örgjörvinn sjálfur, en eru yfirleitt
aðeins nokkrir tugir bæta. Síðan
kemur skyndiminni (cache), oftast
nokkrir tugir eða hundruð kíló-
bæta og er hraðvirkt minni sem
stundum er á sama kubbi og ör-
gjörvinn. Aðalminni tölva er
núna yfirleitt nokkrir tugir mega-
bæta og hægvirkara en skyndi-
minnið. Loks hafa flestar tölvur
neðsta lag í minnisstigveldinu,
sem kallast sýndarminni (virtual
memory), en harðir diskar eru
notaðir til að setja það upp.
Hraðinn á diskunum er mun lægri
en á aðalminninu, allt að 100.000
sinnum hægari, en stærðin getur
farið í nokkur gígabæti.
Hraða-
aukning
Mynd 1.
Ástæðan fyrir því að minnisstig-
veldi virka svona vel er sú að
forrit eru staðvær, bæði í tíma og
rúmi. Að forrit sé staðvært í
tíma þýðir að sömu minnishólfin
sé noluð oft. Þetta kemur til
meðal annars ef um er að ræða
lykkju í forriti, því þá er verið að
ná í sömu skipanirnar aftur og
aftur. Einnig er það þannig að
ákveðnar breytur í forriti eru
mikið notaðar og þá er vísað oft
í sama minnishólfið. Ef þessi
minnishólf eru komin í hraðvirku
minnin þá halda þau áfrant að
vera þar og hraðinn á forritinu
verður nálægt því að vera eins
og allt minnið væri á þessum
hraða. Hugtakið staðvær í rúmi
segirað efeittminnishólfernotað
þá er líklegt að minnishólfin í
kring séu líka notuð. Þetta á við
um skipanir, því þær eru yfirleitt
framkvæmdar í röð, en einnig er
oft verið að vinna með vektora
og þá eru gagnaminnishólf notuð
í röð. Kosturinn við að forrit
séu staðvær í rúmi er að þá borgar
sig að flytja blokkir minnishólfa
á milli þrepa í minnisstigveldinu,
en það er hagkvæmara vegna
kostnaðar við að setja flutning-
inn í gang. Ymsar eðlisfræði-
legar grundvallartakmarkanir eru
farnar að hafa áhrif á gerð
örgjörva og fyrirsjáanlegt er að
þær mynda einhvers konar veggi
sem ekki verður komist yfir. Ein
af þessum takmörkunum er hraði
25 - Tölvumál