Clipper architektura - Clipper architecture

CPU Intergraph Clipper C4 (C400)

The Clipper architektura je 32bitový RISC -jako architektura sady instrukcí navrhl Fairchild Semiconductor. Architektura nikdy neměla velký úspěch na trhu a jediná počítač výrobci k vytváření hlavních produktových řad pomocí procesorů Clipper Intergraph a Hardware na vysoké úrovni. První procesory využívající architekturu Clipper byly navrženy a prodány společností Fairchild, ale divize za ně odpovědná byla následně prodána společnosti Intergraph v roce 1987; Intergraph pokračoval v práci na procesorech Clipper pro použití ve vlastních systémech.[1]

Clipper architektura používá ve srovnání s předchozími zjednodušenou instrukční sadu CISC architektury, ale zahrnoval některé složitější pokyny, než jaké byly přítomny v jiných současných procesorech RISC. Tyto pokyny byly implementovány v takzvané Makro instrukci ROM v procesoru Clipper. Toto schéma umožnilo Clipper mít o něco vyšší hustota kódu než ostatní RISC CPU.

Verze

Zemřít procesoru Clipper C100
Zemřít procesoru Clipper C300

Počáteční mikroprocesor Clipper vyráběný společností Fairchild byl C100, který byl k dispozici v roce 1986. Poté následovala rychlejší C300 od společnosti Intergraph v roce 1988. Konečným modelem Clipperu byla C400, vydaná v roce 1990, která byla výrazně přepracována, aby byla rychlejší a přidal další registry s plovoucí desetinnou čárkou. Procesor C400 spojil dvě klíčové architektonické techniky k dosažení nové úrovně výkonu - superskalární expedice instrukcí a superpipelínový provoz.

Zatímco mnoho procesorů té doby používalo buď superskalární odeslání instrukce nebo superpipelovaný Clipper C400 byl prvním procesorem, který používal oba.[2]

Společnost Intergraph zahájila práce na následném návrhu procesoru Clipper známém jako C5, ale ten nebyl nikdy dokončen ani vydán. Nicméně pro C5 byly navrženy některé pokročilé techniky návrhu procesorů a společnost Intergraph byla udělena patenty na těchto. Tyto patenty spolu s původními patenty společnosti Clipper byly základem soudních sporů společnosti Intergraph o porušení patentů Intel a další společnosti.[3]

Zemřít Clipper C300 CAMMU

Na rozdíl od mnoha jiných mikroprocesorů byly procesory Clipper ve skutečnosti sady několika odlišných čipů. C100 a C300 se skládají ze tří čipů: jedné centrální procesorové jednotky obsahující celočíselnou jednotku a a jednotka s plovoucí desetinnou čárkou a dva mezipaměti a správa paměti jednotky (CAMMU), jedna odpovědná za data a druhá za pokyny. CAMMU obsahovaly mezipaměti, překladové vyrovnávací paměti a podpora pro ochrana paměti a virtuální paměť. C400 se skládá ze čtyř základních jednotek: celočíselného CPU, FPU, MMU a mezipaměti. Počáteční verze používala po jednom čipu pro CPU a FPU a diskrétní prvky pro MMU a mezipaměť, ale v pozdějších verzích byla MMU a mezipaměť spojena do jednoho čipu CAMMU.

Registry a instrukční sada

Clipper měl 16 celočíselných registrů (jako ukazatel zásobníku byl použit R15), 16 registrů s plovoucí desetinnou čárkou (v raných implementacích omezeno na 8) plus počítadlo programu (PC), stavové slovo procesoru (PSW) obsahující příznaky stavu ALU a FPU a povolení trapu a stavové slovo systému (SSW) obsahující povolení externího přerušení, režim uživatele / nadřízeného a bity kontroly překladu adres.

Režim uživatele a správce měl oddělené banky celočíselných registrů. Zpracování přerušení spočívalo v uložení PC, PSW a SSW do stohu, vyčištění PSW a načtení PC a SSW z vektoru paměťové pasti.

Clipper byl a načíst / uložit architekturu, kde aritmetické operace mohly specifikovat pouze registr nebo okamžité operandy. Základní instrukce „parcel“ byla 16 bitů: 8 bitů opcode, 4 bity zdrojového registru a 4 bity cílového registru. Formuláře okamžitého operandu povolily 1 nebo 2 následující balíčky instrukcí specifikovat 16bitový (rozšířený znak) nebo 32bitový okamžitý operand. Procesor byl jednotně malý endian, včetně okamžitých operandů.

Bylo přidáno speciální „rychlé“ kódování se 4bitovým nepodepsaným operandem pro přidání, odčítání, načtení (rychlé přesunutí k registraci) a ne (přesunutí doplňku rychlého zaregistrování).

Režimy adresování pro pokyny pro načítání / ukládání a větvení byly následující. Všechna posunutí byla rozšířena o znaménko.

  • (Rn), d12 (Rn), d32 (Rn): Registr relativní s 0, 12- nebo 32bitovým posunem
  • d16 (PC), d32 (PC): relativní k PC
  • d16, d32: absolutní
  • [Rx] (Rn), [Rx] (PC): Registrováno nebo indexováno podle PC. Registr rejstříku nebyl změněn.

Kromě obvyklých logických a aritmetických operací procesor podporoval:

  • 32 × 32 → 32bitové násobení, dělení a zbytek (podepsané a nepodepsané)
  • 64bitové posuny a otáčení, fungující na párních / lichých registrových párech
  • 32 × 32 → 64bitové rozšířené násobení
  • Celočíselný registr push / pop (uložit s předběžným snížením, načíst s přírůstkem)
  • Volání podprogramu (push PC, přesunout adresu operandu do PC)
  • Návrat z podprogramu (pop PC ze zásobníku)
  • Načtení atomové paměti a nastavení msbit
  • Dohledová past

Povoleny složitější pokyny pro makro:

  • Push / pop více celočíselných registrů Rn–R14
  • Push / pop více registrů s plovoucí desetinnou čárkou Dn–D7
  • Push / pop uživatel registruje R0 – R15
  • Návrat z přerušení (pop SSW, PSW a PC)
  • Inicializovat řetězec (uložit R0 kopií R2 do paměti počínaje R1)
  • Přesouvat a porovnávat znaky (délka v R0, zdroj v R1, cíl v R2)

Většina instrukcí umožňovala specifikovat libovolný registr ukazatele zásobníku, ale kromě uložení / obnovení registru uživatele mohly operace s více registry používat pouze R15.

Systémy Clipper společnosti Intergraph

Fotografie pracovní stanice Intergraph CLIX

Společnost Intergraph prodala několik generací systémů Clipper, včetně obou servery a pracovní stanice. Tyto systémy zahrnovaly produktové řady InterAct, InterServe a InterPro a byly zaměřeny převážně na CAD trh.

Fairchild propagoval CLIX operační systém, verze Systém UNIX V, pro použití s ​​Clipperem. Intergraph přijal CLIX pro své systémy založené na Clipperu a pokračoval v jeho vývoji; toto byl jediný operační systém dostupný pro tyto systémy. Intergraph pracoval na verzi Microsoft Windows NT pro systémy Clipper a veřejně to demonstrovali, ale toto úsilí bylo před vydáním zrušeno.[4] Společnost Intergraph se rozhodla přerušit linku Clipper a začala prodávat x86 systémy s Windows NT.

Reference

  1. ^ Weisberg, David (2008). „Revoluce inženýrského designu: Lidé, společnosti a počítačové systémy, které se navždy změnily v technické praxi“ (PDF). Kapitola 14. Archivováno (PDF) z původního dne 4. března 2016. Citováno 26. června 2016.
  2. ^ Kolekce CPU."Intergraph Clipper C4".
  3. ^ Flynn, Laurie (31. března 2004). „Intergraph and Intel Settle Chip Dispute“. The New York Times. Archivováno z původního dne 19. června 2015. Citováno 26. června 2016.
  4. ^ Simpson, Nik (15. ledna 2000). „Re: Intergraph Interact 340“. Diskusní skupinacomp.sys.intergraph. Usenet:  Sg0g4,[email protected].