現在はマイクロプロセッサ(一つのICの中にCPUがすべて入っている)
→もともとはそうではなかったらしい
現在はSoCとかAPUができるようになってきている
CISCとRISCが出てくる
ある程度までは微細化とクロック向上で性能が上がったが、現在では電力当たりの性能やコア数の向上が主流に
CISCとRISC
CISC(Complex Instruction Set Computer)
- 命令長が可変
- 高機能な命令が存在
- 演算命令のオペランドでメモリを指定できる
- 命令の実行に必要なクロックにばらつき
- 1命令をより小さなマイクロ命令の列で構成していく(マイクロプログラム方式)
RISC(Reduced Instruction Set Computer)
- パイプラインを使うための工夫
- 命令が単純
- 命令の長さが均一
- 非マイクロプログラム方式(実行時間がほぼ均一)
- 1クロックで1命令が使える
- メモリアクセスは
loadとstoreのみで、レジスタを使うのが基本
とにかくパイプが大事らしい、UNIX?
RISCでは命令の形式も相当減らしてデコードが楽になった
パイプを利用することで浮いているシリコンを削減できる
計算機の性能評価
前提として絶対唯一の評価法や尺度はない
- 実行時間(実行開始から終了までの時間)
- スループット(単位時間当たりの仕事量)
実行時間に限っても動かすソフトやハードで変化が起こる
CPU実行時間
実行時間を短くするなら
- クロックの向上
- 1命令を少ないクロックで実行
- プログラムを短い命令にする
CISCではプログラムを短くし、RISCではクロックの向上を狙った
MIPS(Million Instruction per Second)値
- 重たい命令だと時間が変わる
- あるプログラムを実行するための命令数がアーキテクチャによって変わる
Dhrystone MIPS
- Drystoneという整数演算のベンチマークの結果を基にする
- VAX11/780のベンチ結果を1DMIPSとする
- Pi2で1000DMIPSくらい
ベンチマーク
- 性能評価用プログラムの実行時間でテスト
- ある程度の大きさのプログラムを複数用いたベンチマークスイートを用いるのが一般的
ハードウェア階層とソフトウェア階層
ハードやソフトはどちらもかなり複雑
→扱いにくいので一皮かぶせて隠し、扱いやすく見せる
ブラックボックス化とインターフェースの用意
- 内部の実装の隠蔽
- 利用法を公開
- 抽象化を行う
- こういったものを積み重ねていく
→階層化されていれば各層は独立に理解できるようになる
OSは仮想のCPUとかを用意する機能とかを持つが、ソフトウェアを用意する側はそれを意識せず、高性能なハードウェアを扱うように使うことが可能