基本介紹
- 中文名：先進微處理機程式設計語言
- 外文名：Advanced microprocessor programming language
- 分類：計算機
英特爾iAPX432微處理機,高性能微處理機的結構,用戶微程式設計,專用指令,
英特爾iAPX432微處理機
微處理機一代比一代更完善更先進。但開發微處理機新套用所花費的時間和資金也逐代升級，即使最熟練的系統設計人員及程式設計人員，也不能在短期內達到目的。研製成一種微型計算機系統，它與一往的系統比較，更適於複雜的、軟體集中的套用，而且所花費的時間要短得多，成本也低得多。在這項稱作“Aloha規劃”的研製項目中，幾乎採用 了全部的計算機新技術，並為此開發出一種新的半導體工藝—高性能MOS(HMOS)工藝，一種外引線數目更多的新封裝---四列直插式封裝(QUIP)，以及歷史上集成規模最大的三個積體電路晶片。
該規劃所獲得的最突出成就是研製成功32位微處理機iAPX一432。該機具有的新型體系結構，新型作業系統(iMAX)及第一個Ada語言編譯程式(Ada語言是美國國防部一種新的標準的程式設計語言)。這是第一個32位微處理機，是為多用戶套用專門設計的，它由兩個通用數據處理機(GDp)晶片組成，是計算機技術發展的一個重要里程碑。與GDP配套的還有一個單晶片接口處理機(Ip)。它設計得適合於以未來的事務信息處理設備及分布數據處理系統為代表的協同、多功能型套用，同類系統也可用於計算機輔助設計和工廠自動化。
協同多功能套用具有四個重要的共同特性：第一，它們屬於規模大，領域面廣，要求有大型主機的計算功能；其次，它們是軟體集中的套用(Softwae一intensive)，每個獨立的功能或機能均需要大量的程式設計工作；第三，考慮到這些套用可能隨時間而有所變動，因而設計中也考慮到未來加強軟體及逐級提高性能的可能性，最後，它們多套用在計算機系統的故障會嚴重影響到人的生命安危或者會造成重大經濟後果的一些場合，因此硬體及軟體兩者的長期可靠性是特別重要的。
432的主要設計目標就是針對協同多功能套用的特點提出的。就功能與性能而言，所要求的計算能力包括支持多道程式運行及虛擬作業系統，因此，最後構成的系統的最終性能必須有中型主機的性能。此外，設計中還決定增加延長使用期限所需要的性能增量能力，即通過直接插入附加的GDP及IP的方法來提高原有432系統的計算能力。這就能在使用期限之內長期適應計算能力的有計畫甚至計畫之外的任意提高。以Ada作432的本機語言(native tougue)，為模組化軟體的開發提供了綜合性方法，從而實現了提高程式設計人員生產率的目標。最後，為保證硬體及軟體的高度可靠性，432中還具有廣泛的硬體故障檢測機構和軟體保護機構。
高性能微處理機的結構
第二代微處理機(N溝)開始向高性能方向發展，也就是在結構上採用大中型機的一些先進技術，象並行處理與流水線等。微處理機典型結構有三部分：控制部分、處理部分、數據通路。代表機器有8080，PACE和6800。這些機器的指令執行時間大致在2至10微秒。與小型計算機相比，微處理機速度只有五分之一。部分地由於微處理機採用速度較慢的MOS工藝，而很大程度上是因其內部結構，例如，處理機與其存貯器之間的速度不匹配。存貯器速度的不匹配性中的第三種情況兼用了並行操作及流水線方式，使存貯器利用率大為提高。用微程式設計產生專用指令系統，把微處理機結構劃分成可擴展的一套元件，這些都是提高微處理機性能的方法。
用戶微程式設計
就是用戶可自己進行微程式設計。用得較少，有兩個原因。第一是，大量使用的還仍然是廉價的具有簡單的通用指令系統的單片微秒理機，這類微處理機尚能滿足許多套用場合。第二是，用戶微程式設計從經濟上來說仍然花費太大，所以只用於少數地方。出現了一些多片式微處理機，有助於用戶微程式設計的進一步推廣。另外，從軟體這方面說，在用戶微程式設計方面也尚缺乏合適的研製工具。
專用指令
採用微程式設計後，指令可以通過剪裁來適應各種需要。與用通用指令進行程式設計相比，專用指令有著非常顯著的優點。例如，在FACE微處理機上，對成塊數據進行傳送，每個字只用8個微周期。同樣的操作，用通用指令系統(如IMP一16微處理機上)則每個字需要27個微周期。
專用指令的性能是在這樣一種條件下得出的：微處理機中僅有 一種基本控制結構固定不變的微程式元件。有些套用場合，要求有更大的靈活性，這就需要控制元件是可擴充的。象3000系列中的3001、3002，它們可以任意級連，還可以有其他的各種控制結構。例如，在微指令存貯器輸出口加接流水線暫存器，可對微指令進行限定形式的預取操作。
