三、按处理器的指令执行方式分
前面介绍了按处理器架构旬分的方法,下面再介绍一下按处理呖呖指令执行方式划分的标准。在前面已经介绍到,目前服务器处理器的指令执行方式主要有RISC、CISC、VLIW和EPIC这几种。也有人把Intel的EPIC归为VLIW。
1、CISC架构服务器
CISC的英文全称为“Complex Instruction Set Computer”,即“复杂指令系统计算机”。自PC机诞生以来,32位以前的处理器都采用CISC指令集方式。
在CISC微处理器中,程序的各条指令是按顺序串行执行的,每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单,但机器各部分的利用率不高,执行速度慢。由于这种指令系统的指令不等长,指令的条数比较多,编程和设计处理器时都较为麻烦。但基于CISC指令架构系统设计的软件已非常普遍,所以微处理器厂商一直在走CISC的发展之路,包括Intel、AMD,还有其他一些现已更名的厂商,如TI、Cyrix,以及现在的VIA等的32位以前处理器。在服务器处理器方面,CISC架构服务器CPU主要有Intel的32位及以前Xeon(至强)的P Ⅲ、PⅡ处理器等,AMD的全系列等。
2、RISC架构服务器
RISC的英文全称为“Reduced Instruction Set Computing”,中文名为“精简指令集计算”。有人对CISC机进行测试表明,各种指令的使用频度相当悬殊,最常使用的是一些比较简单的指令,它们仅占指令总数的20%,但在程序中出现的频度却占80%。复杂的指令系统必然增加微处理器的复杂性,使微处理器研制时间长、成本高。复杂指令需要复杂的操作,从而降低了机器的速度。70年代末,John Cocke提出精简指令的想法。80年代初斯坦福大学研制出MIPS机,为精简指令系统计算机(RISC)的诞生与发展起了很大作用。RISC微处理器不仅精简了指令系统,还采用超标量和超流水线结构,大大增强了并行处理能力。1987年Sun Microsystem公司推出的SPARC芯片就是一种超标量结构的RISC处理器。而SGI公司推出的MIPS处理器则采用超流水线结构,这些RISC处理器在构建并行精简指令系统多处理机中起着核心的作用。
由于RISC处理器指令简单、采用硬布线控制逻辑、处理能力强、速度快,世界上绝大部分UNIX工作站和服务器厂商均采用RISC芯片作CPU用。如原DEC的Alpha 21364、IBM的Power PC G4、HP的PA-8900、SGI的R12000A和SUN Microsystem公司的Ultra SPARC II。这些RISC芯片的工作频率一般较低,功率消耗少,温升也少,机器不易发生故障和老化,提高了系统的可靠性。如SGI的R12000A微处理器主要靠改进微处理器的体系结构来提高处理器的总体性能,使运行应用程序时速度加快。目前中、高档服务器中也是绝大多数是采用RISC指令系统的,RISC微处理器取得成功的主要是由于指令集简化后,流水线以及常用指令均可用硬件执行,采用大量的寄存器,使大部分指令操作都在寄存器之间进行,提高了处理速度。另一方面是RISC指令系统采用“缓存-主存-外存”三级存储结构,使取数与存数指令分开执行,使处理器可以完成尽可能多的工作,且不因从存储器存取信息而放慢处理速度。




