Caractéristiques générales des processeurs SparcV8:

• processeur 32 bits
• architecture RISC
• architecture de type load/store
• instructions à 3 opérandes
• exécution en parallèle des instructions (pipe-line)
• Fenêtre de registres
• adressage virtuel (géré par le système UNIX)
• coprocesseur mathématique intégré

• 32b : Les registres et les adresses sont sur 32 bits (->4Go de mémoire virtuelle adressable); les architectures les plus récentes supportent des formats 64 bits (SparcV9)
• RISC : Les instructions sont en nombre assez restreint et suivent toutes une syntaxe commune, ce qui permet de simplifier l'Unité de décodage et d'exécution, ainsi que le mécanisme de pipe-line. Le codage des instructions en héxa (opcodes) suit aussi un format fixe (pour simplifier l'unité de décodage) ; dans le cas de Sparc, toutes les instructions sont exprimées sur 32 bits.

Voir aussi cette description de l'architecture RISC.
• load/store : Les instructions opératoires (arithméthique, binaire, logique...) ne s'effectuent que sur les registres (éventuellement des constantes), et n'ont jamais de référence mémoire dans leurs opérandes. Les seules instructions qui fassent accès à la mémoire sont les instructions de chargement (load) d'une référence mémoire dans un registre, et le stockage (store) d'un registre en mémoire.
• 3 opérandes : Chaque instruction de type "calcul" est de type instruction s1,s2,d où s1 et s2 sont les deux opérandes sources et d est l'opérande destination. Dans l'architecture Sparc, s1 et d doivent être des registres; s2 peut être un registre ou une constante signée exprimée sur 13 bits.
• pipe-line : Les instructions ne sont pas exécutées les unes après les autres, mais en parallèle (dans la mesure du possible). L'exécution d'une instruction est décomposable en plusieurs étapes, chacune pouvant être faite par une unité du CPU indépendante des autres : fetch (lecture de l'instruction) , decode , execute (exécution du calcul). On peut donc optimiser le CPU en lui faisant effectuer ces tâches simultanément sur plusieurs instructions :

	cycle horloge n0 1	cycle horloge n0 2	cycle horloge n0 3	cycle horloge n0 4
fetch	instruction 1	instruction 2	instruction 3	instruction 4
decode		instruction 1	instruction 2	instruction 3
execute			instruction 1	instruction 2

Voir aussi une description générale du fonctionnement des pipe-line
• registres : Lors de l'exécution d'une routine, 32 registres 32 bits à usage général sont à la disposition du programmeur. Leurs petits noms sont %r0 - %r31 dans la dénomination la plus anonyme, mais en pratique on les sépare en 4 zones :
  • Les registres généraux %g0 - %g7. Le registre %g0 est spécial car il contient toujours la valeur 0. Il est très pratique pour certaines contraintes imposées par l'architecture RISC...
  • Les registres d'entrée %i0 - %i7 où les routines récupèrent leurs paramètres,
  • Les registres de sortie %o0 - %o7 pour fournir les paramètres à une routine qu'on veut appeler.
  • Les registres locaux %l0 - %l7 spécialement réservés à la routine,
  Cette débauche de registres n'est pas encore finie... En effet, la dénomination des zones de registres est en rapport avec le système de "fenêtre de registres". Le processeur, en interne, possède beaucoup plus de registres (leur nombre exact dépend de la version du processeur ; typiquement, 128 registres), dont seule un partie (une fenêtre) est visible à un moment donné pour la routine. Cette fenêtre peut être décalée lors des appels de routines pour fournir un jeu de registres tout neuf, et doit alors être replacée lors des retours de fonctions à sa position d'origine. De plus, ces deux fenêtres possèdent une zone de recouvrement qui facilite le passage de paramètres : les registres "Out" de l'appelant sont en fait les registres "In" de l'appelé. Ce recouvrement est aussi utilisé dans l'autre sens pour renvoyer les résultats de fonctions. Les registres globaux, eux, sont communs à tout le monde. Les registres locaux sont accessibles uniquement à la procédure courante.
  La table ci-dessous illustre le mécanisme; les registres "absolus" sont ici appelés a0-a127:
  
  

  	Fonction f1()	f2() appelée par f1()	f3() appelée par f2()
  a64-a71
  a56-a63			o0-o7
  a48-a55			l0-l7
  a40-a47		o0-o7	i0-i7
  a32-a39		l0-l7
  a24-a31	o0-o7	i0-i7
  a16-a23	l0-l7
  a8-a15	i0-i7
  a0-a7	g0-g7	g0-g7	g0-g7

  (NB : Ce schéma est uniquement illustratif - ne pas le prendre pour absolument exact; en particulier, je ne sais pas si les fenêtres sont allouées dans le sens des An croissants)

  Ce mécanisme permet d'utiliser massivement les registres avec un minimum de contraintes ; en effet, l'allocation dynamique de registres supprime les contraintes habituelles de sauvegarde et de restauration des registres sur la pile, donc les références mémoire (lentes).
  Evidemment, vous allez me dire : et si on a beaucoup de niveaux d'appels de routines, il y a un moment ou on va arriver à la fin de la réserve de registres ? En effet, quand plus aucune fenêtre n'est disponible, le processeur se sent mal... et il se repose sur le système d'exploitation : il génère un Trap, et c'est le système qui va se charger de recycler les registres. Les registres actuels sont stockés sur la pile, et la zone libérée est convertie en nouvelle fenêtre. Dans le cas d'un "Underflow" de registres, le mécanisme inverse se produit : les anciennes fenêtres sont récupérées sur la pile. Un mécanisme similaire se produit certainement aussi lors des commutations de processus dans le contexte multitache.
  Ces opérations de mise à jour des registres sont le coté un peu contraignant du système (au niveau performance) ; rassurez vous, le programmeur n'a pas a s'en occuper, tout est géré au niveau matériel et par l'OS. Il y a juste une chose à prévoir lors de l'écriture des fonctions, c'est d'allouer une zone sur la pile pour faciliter le travail de l'OS.

  En ce qui concerne le rôle des registres : ils sont à usage général (aussi bien registres d'adresse que de donnée), mais certains ont été assignés à un rôle particulier :

  • %i7 contient l'adresse de l'instruction qui a appelé la routine courante. Ce registre est utilisé pour effectuer le retour à l'appelant.
  • %i6 est le pointeur de pile de l'appelant ; l'assembleur reconnait aussi la dénomination %fp (Frame-pointer). Il est utilisé pour accéder aux variables locales et aux éventuels paramètres passés par la pile.
  • De façon symétrique, %o6 (%sp) est le pointeur de pile (Stack-pointer) de la routine actuelle, et %o7 est le registre où est placé le pc en cas d'appel de sous-routine.
  • Rappel : %g0 vaut toujours 0 !
  • Enfin il existe d'autres registres : pointeur d'instruction (%pc et %npc), registre de flags, et registres privilegiés.
  Pour terminer, sachez que l'appel de sous-routine ne s'accompagne pas obligatoirement d'une mise à jour de fenêtre de registres. Les routines-feuilles sont celles qui peuvent se contenter des registres %o0-%o5 de l'appelant pour effectuer leurs opérations, et n'ont pas besoin d'allouer de nouveaux registres. La demande de nouvelle fenêtre étant à la charge du programme (au début de la routine), vous pouvez choisir.
  
• coprocesseur : L'unité virgule-flottante est integrée au processeur ; elle contient 32 registres %f0-%f31 (ces registres ne sont pas concernés par les fenêtres). Son unité d'exécution est indépendante de celle du CPU, ce qui rajoute du parallèlisme. Elle est aussi fortement RISC, vu que le jeu d'instruction est proprement minable...
  Les instructions fpu.