Sự khác biệt giữa RISC và CISC

Sự khác biệt chính giữa bộ xử lý RISC và CISC

Trong RISC, tập lệnh được thu gọn và hầu hết các lệnh này đều rất thô sơ, trong khi ở CISC, tập lệnh rất lớn và có thể được sử dụng cho các hoạt động phức tạp.
Thời gian thực thi của máy tính RISC rất thấp, trong khi thời gian thực thi của máy tính CISC lại rất cao.
Việc mở rộng mã RISC có thể gây ra sự cố, trong khi việc mở rộng mã CISC không phải là vấn đề.
Trong RISC, việc giải mã lệnh rất đơn giản, trong khi ở CISC, việc giải mã lệnh lại phức tạp.
RISC không yêu cầu bộ nhớ ngoài để tính toán, nhưng CISC yêu cầu bộ nhớ ngoài để tính toán.
RISC có nhiều bộ thanh ghi, trong khi CISC chỉ có một bộ thanh ghi duy nhất.

Ở đây, tôi đã phân tích sự khác biệt giữa RISC và CISC và sẽ đánh giá toàn diện ưu và nhược điểm của chúng.

RISC là gì?

RISC được thiết kế để thực hiện một số lượng nhỏ hơn các loại lệnh máy tính. Do đó, nó có thể hoạt động ở tốc độ cao hơn. Hình thức đầy đủ của RISC là Máy tính có bộ lệnh rút gọn. Đây là bộ vi xử lý được thiết kế để thực hiện số lượng lệnh máy tính ít hơn để có thể hoạt động ở tốc độ cao hơn.

Bộ lệnh RISC chứa ít hơn 100 lệnh và sử dụng định dạng lệnh cố định. Phương pháp này sử dụng một vài chế độ đánh địa chỉ đơn giản sử dụng lệnh dựa trên thanh ghi. Trong cơ chế phát triển trình biên dịch này, LOAD/STORE là lệnh riêng lẻ duy nhất để truy cập bộ nhớ.

Đặc điểm của RISC

Trong phân tích của chúng tôi, một đặc điểm quan trọng của RISC là:

Giải mã lệnh đơn giản hơn
Một số sổ đăng ký có mục đích chung.
Các chế độ đánh địa chỉ đơn giản
Có ít loại dữ liệu hơn.
Một đường ống có thể đạt được.
Một hướng dẫn trên mỗi chu kỳ
Hoạt động đăng ký-đăng ký
Dạng lệnh đơn giản
Việc thực hiện lệnh sẽ nhanh hơn.
Chương trình nhỏ hơn

Ví dụ về bộ xử lý RISC

Alpha
ARC
ARM
AVR
MIPS
PA-RISC
PIC
Power Archikiến trúc
SPARC

Ưu điểm của RISC

Từ những gì tôi đã quan sát được, đây là những ưu điểm chính của RISC:

Hướng dẫn sử dụng máy phức tạp và hiệu quả.
Nó cung cấp khả năng đánh địa chỉ rộng rãi để quản lý bộ nhớ.
Có tương đối ít thanh ghi khi so sánh với bộ xử lý RISC.
Nó giúp bạn giảm bớt tập lệnh.
Cung cấp các lược đồ địa chỉ giới hạn cho các toán hạng bộ nhớ.

Nhược điểm của RISC

Dưới đây, tôi chia sẻ những nhược điểm của RISC theo hiểu biết của tôi.

Hiệu suất của bộ xử lý RISC phụ thuộc vào trình lập trình hoặc trình biên dịch. Trình biên dịch đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi mã CISC thành mã RISC.
Bộ xử lý RISC có bộ nhớ đệm lớn trên chip.
Kiến trúc RISC đòi hỏi phần cứng trên chip phải được lập trình lại liên tục.

CISC là gì?

CISC được phát triển để đơn giản hóa quá trình phát triển trình biên dịch. CISC là tên đầy đủ của Máy tính tập lệnh phức hợp. Các chip này dễ lập trình và sử dụng bộ nhớ hiệu quả.

CISC loại bỏ nhu cầu tạo hướng dẫn máy cho bộ xử lý. Ví dụ: thay vì phải tạo một trình biên dịch và viết các hướng dẫn máy dài dòng để tính khoảng cách căn bậc hai, bộ xử lý CISC cung cấp khả năng tích hợp để thực hiện việc này.

Nhiều máy tính đầu tiên được lập trình bằng ngôn ngữ lắp ráp. Bộ nhớ máy tính chậm và đắt tiền. CISC thường được triển khai trong các máy tính lớn như PDP-11 và hệ thống DEC.

Đặc điểm của CISC

Theo kinh nghiệm của tôi, đây là một số đặc điểm quan trọng của CISC.

Cần có một lệnh để hỗ trợ nhiều chế độ địa chỉ.
Có một số lượng lớn các hướng dẫn.
Logic giải mã lệnh sẽ phức tạp.
Hướng dẫn cho các nhiệm vụ đặc biệt được sử dụng không thường xuyên.
Một loạt các chế độ địa chỉ
Nó cung cấp các định dạng hướng dẫn có độ dài thay đổi.
Hướng dẫn lớn hơn kích thước một từ.
Các hướng dẫn có thể mất nhiều hơn một chu kỳ đồng hồ để được thực thi.
Có ít thanh ghi đa năng hơn vì các hoạt động được thực hiện trong chính bộ nhớ.
Các thiết kế CISC khác nhau được thiết lập với hai thanh ghi đặc biệt dành cho con trỏ ngăn xếp để quản lý các ngắt.

Ví dụ về bộ xử lý CISC

CPU Intel x86
Hệ thống / 360
VAX
PDP-11
Gia đình Motorola 68000
AMD

Ưu điểm của CISC

Theo kinh nghiệm của tôi, đây là những lợi ích của CISC:

Trong CISC, có thể dễ dàng thêm lệnh mới vào chip mà không cần thay đổi cấu trúc của tập lệnh.
Kiến trúc này cho phép bạn sử dụng bộ nhớ chính một cách hiệu quả.
Trình biên dịch không quá phức tạp, như trong trường hợp CISC. Các tập lệnh có thể được viết để phù hợp với cấu trúc của các ngôn ngữ cấp cao.

Nhược điểm của CISC

Sau đây xin chia sẻ những hạn chế của CISC mà tôi đã gặp phải.

Các thế hệ trước của một họ bộ xử lý chủ yếu được chứa dưới dạng một tập hợp con trong mỗi phiên bản mới. Do đó, các tập lệnh và phần cứng chip trở nên phức tạp hơn với mỗi thế hệ máy tính.
Hiệu suất của máy chậm lại do thời gian đồng hồ thực hiện theo các lệnh khác nhau sẽ không bao giờ giống nhau.
Chúng lớn hơn vì chúng đòi hỏi nhiều bóng bán dẫn hơn.

RISC so với CISC: Sự khác biệt chính

Từ những gì tôi đã quan sát được, đây là những điểm khác biệt quan trọng giữa RISC và CISC.

RISC	CISC
Nó có một đơn vị lập trình có dây cứng.	Nó có một đơn vị lập trình vi mô.
Tập lệnh bị giảm bớt và hầu hết các lệnh này đều rất nguyên thủy.	Bộ hướng dẫn có nhiều hướng dẫn khác nhau có thể được sử dụng cho các hoạt động phức tạp.
Hiệu suất được tối ưu hóa, tập trung vào phần mềm.	Hiệu suất được tối ưu hóa với sự nhấn mạnh vào phần cứng.
Nhiều bộ đăng ký có mặt.	Chỉ có một thanh ghi duy nhất được thiết lập.
Loại bộ xử lý này có đường ống cao.	Chúng chủ yếu là ít hơn hoặc không có đường ống.
Thời gian thực hiện rất ngắn.	Thời gian thực hiện rất cao.
Việc mở rộng mã có thể gây ra sự cố.	Mở rộng mã không phải là một vấn đề.
Việc giải mã các hướng dẫn rất đơn giản.	Việc giải mã các hướng dẫn rất phức tạp.
Nó không yêu cầu bộ nhớ ngoài để tính toán.	Nó đòi hỏi bộ nhớ ngoài để tính toán.
Các bộ vi xử lý RISC phổ biến là ARC, Alpha, ARC, ARM, AVR, PA-RISC và SPARC.	Ví dụ về bộ xử lý CISC là CPU System/360, VAX, AMD và Intel x86.
Một chu kỳ cho mỗi lệnh	Hướng dẫn có thể mất vài chu kỳ đồng hồ.
Sử dụng RAM nhiều (có thể gây tắc nghẽn nếu RAM bị hạn chế)	Sử dụng RAM hiệu quả hơn RISC
Hướng dẫn phức tạp và có độ dài thay đổi	Hướng dẫn đơn giản, chuẩn hóa
Một số lượng lớn các hướng dẫn	Một số lượng nhỏ các lệnh có độ dài cố định
Các chế độ địa chỉ phức hợp	Chế độ địa chỉ hạn chế
Các ứng dụng quan trọng là điện thoại thông minh và PDA.	Các ứng dụng quan trọng bao gồm hệ thống an ninh và tự động hóa gia đình.
Định dạng cố định (32-bit)	Các định dạng khác nhau (16–64 bit cho mỗi lệnh).
Tách biệt các bộ đệm dữ liệu và hướng dẫn.	Bộ đệm hợp nhất cho hướng dẫn và dữ liệu.

Cách chọn giữa RISC và CISC

Tôi nhận thấy rằng trong khi kiến trúc RISC phát huy hiệu quả trong môi trường mà tính đơn giản và tốc độ là tối quan trọng thì hệ thống CISC lại không thể thiếu đối với các tác vụ đòi hỏi bộ lệnh toàn diện.