Różnica między RISC a CISC

Kluczowa różnica między procesorami RISC i CISC

  • W architekturze RISC zestaw instrukcji jest ograniczony, a większość z nich jest bardzo prymitywna, natomiast w architekturze CISC zestaw instrukcji jest bardzo duży i można go używać do złożonych operacji.
  • Czas wykonania komputera RISC jest bardzo krótki, podczas gdy czas wykonania komputera CISC jest bardzo wysoki.
  • Rozszerzanie kodu RISC może powodować problemy, podczas gdy rozszerzanie kodu CISC nie stanowi problemu.
  • W architekturze RISC dekodowanie instrukcji jest proste, natomiast w architekturze CISC dekodowanie instrukcji jest złożone.
  • RISC nie wymaga pamięci zewnętrznej do obliczeń, ale CISC wymaga pamięci zewnętrznej do obliczeń.
  • RISC ma wiele zestawów rejestrów, podczas gdy CISC ma tylko jeden zestaw rejestrów.
Różnica między RISC a CISC
Różnica między RISC a CISC

Tutaj przeanalizowałem różnicę między RISC i CISC i kompleksowo ocenię ich zalety i wady.

Co to jest RYZYKO?

RISC jest zaprojektowany do wykonywania mniejszej liczby typów instrukcji komputerowych. Dlatego może działać z większą prędkością. Pełna forma RISC to komputery o zredukowanym zestawie instrukcji. Jest to mikroprocesor zaprojektowany do wykonywania mniejszej liczby instrukcji komputerowych, aby mógł działać z większą prędkością.

Zestawy instrukcji RISC zawierają mniej niż 100 instrukcji i korzystają z ustalonego formatu instrukcji. Ta metoda wykorzystuje kilka prostych trybów adresowania, które wykorzystują instrukcje oparte na rejestrach. W tym mechanizmie rozwoju kompilatora LOAD/STORE jest jedyną indywidualną instrukcją dostępu do pamięci.

Charakterystyka RISC

W naszej analizie istotną cechą RISC jest:

  • Prostsze dekodowanie instrukcji
  • Szereg rejestrów ogólnego przeznaczenia.
  • Proste tryby adresowania
  • Jest mniej typów danych.
  • Można zbudować rurociąg.
  • Jedna instrukcja na cykl
  • Operacje rejestr-rejestr
  • Prosty format instrukcji
  • Wykonanie instrukcji byłoby szybsze.
  • Mniejsze programy

Przykłady procesorów RISC

  • Alfa
  • ARC
  • ARM
  • AVR
  • MIPS
  • PA-RISC
  • PIC
  • Power Architektura
  • SPARC

Zalety RISC

Z tego, co zaobserwowałem, oto kluczowe zalety RISC:

  • Złożone i wydajne instrukcje maszynowe.
  • Oferuje szerokie możliwości adresowania do zarządzania pamięcią.
  • Rejestrów jest stosunkowo niewiele w porównaniu z procesorami RISC.
  • Pomaga zmniejszyć zestaw instrukcji.
  • Oferuje ograniczone schematy adresowania dla operandów pamięci.

Wady RISC

Poniżej przedstawiam wady RISC tak, jak je rozumiem.

  • Wydajność procesorów RISC zależy od programisty lub kompilatora. Kompilator odgrywa ważną rolę w konwersji kodu CISC na kod RISC.
  • Procesory RISC mają duże pamięci podręczne w samym chipie.
  • Architektura RISC wymusza ciągłe przeprogramowywanie sprzętu wbudowanego w układ.

Co to jest CISC?

CISC został opracowany w celu uproszczenia rozwoju kompilatora. Pełna nazwa CISC to Complex Instruction Set Computer. Te układy są łatwe do zaprogramowania i efektywnie wykorzystują pamięć.

CISC eliminuje potrzebę generowania instrukcji maszynowych dla procesora. Na przykład zamiast konieczności tworzenia kompilatora i pisania długich instrukcji maszynowych w celu obliczenia odległości pierwiastkowej, procesor CISC oferuje wbudowaną możliwość zrobienia tego.

Wiele wczesnych maszyn obliczeniowych było programowanych w języku asemblera. Pamięć komputerowa była wolna i droga. CISC był powszechnie implementowany w tak dużych komputerach jak PDP-11 i system DEC.

Charakterystyka CISC

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​oto kilka ważnych cech CISC.

  • Do obsługi wielu trybów adresowania potrzebna jest jedna instrukcja.
  • Istnieje duża liczba instrukcji.
  • Logika dekodowania instrukcji będzie złożona.
  • Instrukcje dotyczące zadań specjalnych są używane rzadko.
  • Duża różnorodność trybów adresowania
  • Oferuje formaty instrukcji o zmiennej długości.
  • Instrukcje są większe niż jedno słowo.
  • Wykonanie instrukcji może zająć więcej niż jeden cykl zegara.
  • Rejestrów ogólnego przeznaczenia jest mniej, ponieważ operacje są wykonywane bezpośrednio w pamięci.
  • Różne projekty CISC są skonfigurowane z dwoma specjalnymi rejestrami dla wskaźnika stosu do zarządzania przerwaniami.

Przykłady procesorów CISC

  • Procesory Intel x86
  • System / 360
  • VAX
  • PDP-11
  • Rodzina Motoroli 68000
  • AMD

Zalety CISC

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​oto zalety CISC:

  • W CISC łatwo jest dodawać nowe polecenia do chipa bez konieczności zmiany struktury zestawu instrukcji.
  • Taka architektura pozwala na efektywne wykorzystanie pamięci głównej.
  • Kompilator nie powinien być bardzo skomplikowany, jak w przypadku CISC. Zestawy instrukcji można zapisać tak, aby pasowały do ​​struktur języków wysokiego poziomu.

Wady CISC

W tym miejscu opowiem o wadach CISC, z którymi się spotkałem.

  • Wcześniejsze generacje rodziny procesorów były w większości zawarte jako podzbiór w każdej nowej wersji. Stąd zestawy instrukcji i sprzęt chipowy stają się bardziej złożone z każdą generacją komputerów.
  • Wydajność maszyny spada, ponieważ czas zegara wykonywany przez różne instrukcje nigdy nie będzie taki sam.
  • Są większe, ponieważ wymagają większej liczby tranzystorów.

RISC kontra CISC: kluczowe różnice

Z tego, co zaobserwowałem, oto istotne różnice między RISC i CISC.

RISC a CISC
RISC a CISC
RISC CISC
Posiada wbudowany moduł programowania. Posiada moduł mikroprogramowania.
Zestaw instrukcji jest ograniczony i większość z tych instrukcji jest bardzo prymitywna. Zestaw instrukcji składa się z różnych instrukcji, które można wykorzystać do wykonywania złożonych operacji.
Wydajność jest zoptymalizowana, z naciskiem na oprogramowanie. Wydajność jest zoptymalizowana z naciskiem na sprzęt.
Istnieje wiele zestawów rejestrów. Ustawiony jest tylko jeden rejestr.
Ten typ procesora jest wysoce potokowy. W większości są one mniej lub wcale nie są rurociągami.
Czas realizacji jest bardzo krótki. Czas realizacji jest bardzo długi.
Rozszerzanie kodu może powodować problemy. Rozszerzanie kodu nie stanowi problemu.
Dekodowanie instrukcji jest proste. Dekodowanie instrukcji jest skomplikowane.
Nie wymaga pamięci zewnętrznej do obliczeń. Do obliczeń wymaga pamięci zewnętrznej.
Typowe mikroprocesory RISC to ARC, Alpha, ARC, ARM, AVR, PA-RISC i SPARC. Przykładami procesorów CISC są procesory System/360, VAX, AMD i Intel x86.
Pojedynczy cykl dla każdej instrukcji Instrukcje mogą zająć kilka cykli zegara.
Intensywne wykorzystanie pamięci RAM (co może powodować wąskie gardła, jeśli pamięć RAM jest ograniczona) Bardziej efektywne wykorzystanie pamięci RAM niż RISC
Instrukcje złożone i o zmiennej długości Proste, ustandaryzowane instrukcje
Duża ilość instrukcji Niewielka liczba instrukcji o stałej długości
Złożone tryby adresowania Ograniczone tryby adresowania
Ważnymi aplikacjami są smartfony i urządzenia PDA. Do ważnych zastosowań należą systemy bezpieczeństwa i automatyka domowa.
Naprawiono format (32-bitowy). Różne formaty (16–64 bity dla każdej instrukcji).
Oddziel pamięć podręczną danych i instrukcji. Ujednolicona pamięć podręczna dla instrukcji i danych.

Jak wybrać pomiędzy RISC a CISC

Zaobserwowałem, że podczas gdy architektura RISC sprawdza się w środowiskach, w których prostota i szybkość mają priorytet, systemy CISC sprawdzają się niezastąpione w przypadku zadań wymagających kompleksowych zestawów poleceń.