Il superamento
delle architetture tradizionali
A definire l'architettura di un processore concorrono principalmente
due parametri: la larghezza di banda, intesa come la dimensione in bit dei dati
e delle istruzioni che la CPU è in grado di gestire, e la natura delle
istruzioni, che possono essere poche e semplici o numerose e complesse. Da quest'ultima distinzione scaturisce la
nota divisione in categorie dei processori, dalla quale ha avuto origine un
interminabile dibattito su quale dei due sistemi meritasse di prevalere.CISC è
l'acronimo di Complex Instruction Set Computer, ovvero di computer con un
insieme complesso di istruzioni.
I processori CISC sono in grado di elaborare direttamente centinaia di
funzioni matematiche come il calcolo di una radice quadrata o la valutazione
dei coseno di un angolo, laddove una CPU RISC (Reduced lnstruction Set
Computer) è costretta a smembrare un'istruzione complessa in numerose
operazioni più semplici. Nelle prime
implementazioni, i processori RISC non potevano effettuare nemmeno
moltiplicazioni e divisioni, che dovevano essere ricavate da una sequenza di
somme, complementazioni e operazioni logiche. Per contro i processori CISC erano Più complessi da, realizzare e quindi
molto più lenti nell'esecuzione di operazioni semplici, che sono di gran lunga
più frequenti di quelle complicate.
Altro grosso limite dei processori CISC era dovuto al fatto che la
frequenza operativa di un processare deve essere tarata sulla più lenta delle
operazioni che questo è in grado di svolgere, rendendo di fatto inutili le
prestazioni dei componenti più veloci, assoggettati ad operare con gli stessi
tempi di quelli più lenti. Oggi la distinzione CISC-RISC ha perso molto
dei suo significato, poiché i processori moderni, qualunque sia stata la
filosofia progettuale originaria, raccolgono il meglio delle due tecniche,
superandone i limiti in molti modi. In particolare l'architettura RiSC pone,
ormai, l'accento non già sul numero di istruzioni disponibili, bensì sulla
riduzione della complessità della circuitazione.
Così, ecco che il set di istruzioni dei processori PowerPC consiste in
oltre 220 diverse operazioni, ma mantiene un'invidiabile semplicità di progetto
grazie all'accorgimento di rendere le istruzioni il più omogenee possibile per
lunghezza e durata, in modo che possano essere portate a termine in un solo
ciclo di clock. D'altra parte, l'architettura dei Pentium li, che trae origine
da una filosofia CISC, sfrutta tecniche di parallelismo per suddividere
un'operazione complessa in una serie di operazioni più semplici, da eseguire contemporaneamente
su istruzioni diverse.
La tendenza alla semplificazione dell'HW come metodo efficace per
aumentare le prestazioni, si manifesta con la ripresa degli studi sulla
tecnologia VLIW (Very Long lnstruction Word), in auge alla fine degli anni '80
e poi abbandonata per la difficoltà di ricompilare il software. Le architetture basate su VLIW prevedono
l'assemblaggio, durante la fase di compilazione, di più comandi in un'unica
macro istruzione (dell'ordine di 80 byte) che viene digerita in un colpo solo
dal processare, consentendo di ridurre di un terzo i circuiti necessari alla
CPU.
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