Домашнее задание - Классификация и типовая структура микропроцессоров

Дисциплина: «ОП.02 Архитектура аппаратных средств» | Раздел 3. Классификация и типовая структура микропроцессоров (§2.2 с.8 программы).

Выполняйте только если преподаватель назначил это задание. Срок сдачи сообщит преподаватель.

ФИО студента:

Учебная группа:

Дата сдачи:

Часть 1. Сравнительный анализ форматов команд и архитектурных особенностей CPU

Заполните аналитическую таблицу, сопоставляя форматы инструкций, способы адресации памяти и принципы дешифрации в различных архитектурах.

Архитектурная категория	Формат и длина инструкций	Принцип работы с памятью	Организация декодирования (Hardware vs Microcode)
CISC (x86-64)
RISC (ARMv8/v9)
RISC-V (RV32I/RV64I)
VLIW (Эльбрус)

Часть 2. Функциональный анализ блоков ядра CPU

1. Взаимодействие ALU и регистра флагов (FLAGS): объясните, как результат выполнения операции вычитания (SUB) или сравнения (CMP) используется для ветвления программы (инструкции условных переходов JZ/JNZ, JGT, JLT):

2. Гарвардская архитектура на уровне кэша L1: почему кэш первого уровня жестко разделен на L1i (команды) и L1d (данные), а кэши L2 и L3 объединены? К какому структурному конфликту на шине привело бы объединение L1?

3. Микрооперации (μops) и Microcode ROM: почему современные x86 процессоры не исполняют команды x86 напрямую на кремнии, а транслируют их в микрокод? В каких случаях задействуется аппаратный декодер, а в каких — ПЗУ микрокода?

4. Инженерный расчет производительности: почему мобильный процессор Apple Silicon с тактовой частотой 3.2 ГГц может опережать десктопный процессор на частоте 4.8 ГГц в реальных прикладных задачах? Приведите формулу и роль показателя IPC (Instructions Per Cycle):