Kuinka RISC- ja CISC-suorittimet eroavat toisistaan?

Jos olet tekniikan harrastaja, olet ehkä kuullut sanat Reduced Instruction Set Computer (RISC) ja Complex Instruction Set Computer (CISC). Ja jos satut tietämään melko vähän tietokoneista, saatat myös tietää, että nämä termit viittaavat erilaisiin tapoihin suunnitella prosessori.

Esimerkiksi puhelimesi ARM-prosessorilla on RISC-arkkitehtuuri. Sen sijaan tietokoneen x86-prosessorilla on CISC-suunnittelu.

Mutta mikä on ero RISC: n ja CISC: n välillä? Kaivetaan vähän syvemmälle ja selvitetään.

Mikä on ohjeisto?

Aina puhuessamme erilaisista keskusyksikkömalleista (CPU), yksi niistä asioista, joista meidän on puhuttava, on käskyjoukko.

CPU: n käskyjoukko on joukko toimintoja, jotka CPU voi suorittaa luonnollisesti. Nämä ovat toiminnot, jotka on koodattu CPU-laitteistotasolla. Tämä sarja voi sisältää muutamasta tuhanteen käskyjä CPU: n suunnittelusta riippuen.

Toisin sanoen CPU ei voi suorittaa mitään toimintoja, jotka eivät kuulu sen komentojoukkoon, koska sillä ei ole laitteistoa sitä varten.

Käytetään analogiaa ymmärtämään tämä paremmin. Otetaan esimerkki hehkulampusta. Lampun valmistaja on suunnitellut lampun muuntamaan sähkön valoksi. Ja lamppu voi tehdä tämän, koska laitteisto tukee sitä luonnollisesti.

Pohjimmiltaan hehkulamppu voi muuntaa sähkön vain valoksi eikä mitään muuta.

Samoin CPU: n käskyjoukko on joukko toimintoja, jotka suorittimen laitteisto sallii. Esimerkiksi melkein kaikkien suorittimien käskysarjassa on ”Move” -käsky. ”Siirrä” -komento vie osan lähdetallennustilasta ja siirtää sen määränpään tallennustilaan.

Aina kun prosessorin on siirrettävä joitain tietoja, se tietää tarkalleen, miten se tehdään, koska laitteisto on suunniteltu sen ympärille.

Lyhyesti sanottuna käskysarja sisältää kaikki ne toiminnot, joita CPU tukee laitteistotasolla.

Kuinka CPU toimii?

CPU on sähköpiirien sokkelo. Nämä sähköpiirit on suunniteltu tietyllä tavalla antamaan keskusyksikölle sen natiivi käskyjoukko. Joten, se tietää vain, kuinka suorittaa operaatiot komentojoukossa, koska sillä on siihen piiri.

Jotta keskusyksikkö suorittaa tietyn toiminnan, kyseistä toimintoa vastaava piiri laukaistaan ​​sähköisen signaalin kautta. Ja kun piiri on lauennut, CPU suorittaa kyseiseen piiriin liittyvän rutiinin.

Saadakseen keskusyksikön suorittamaan monimutkaisia ​​toimintoja, kuten lähettämään tweetin, ohjelmistot käynnistävät miljoonia sähköiset signaalit joka sekunti, jokainen kohdistuu tiettyyn käskyyn laitteen käskysarjasta PROSESSORI.

Tässä tulee RIS: n ja IVY: n käsite.

Mikä on RISC?

Kuten nimestä voi päätellä, RISC-pohjaisella suorittimella on yksinkertaistettu joukko toimintoja. Nämä yksinkertaistetut ohjeet saavuttavat yksinkertaiset tavoitteet ja suorittavat vain yhden jakson.

Ja koska RISC: llä on yksinkertaiset ohjeet, suorittimella ei tarvitse olla monimutkaisia ​​piirejä näiden ohjeiden suorittamiseen. Siksi RISC-mallit ovat laitteistokohtaisesti halvempia toteuttaa.

Liittyvät: Miksi puhelin on hitaampi kuin tietokoneeni? Älypuhelin vs. Työpöydän nopeudet selitetty

Jos haluat ymmärtää RISC-suorittimen tarkemmin, katsotaanpa RISC-pohjaisten suorittimien suunnitteluperiaatteet.

Ensinnäkin RISC-suorittimet suorittavat jokaisen käskyn yhdessä jaksossa.

Toiseksi RISC-suorittimet suorittavat toimintoja vain rekistereihin tallennettuihin tietoihin. Tämä johtuu siitä, että yksi tärkeimmistä pullonkauloista suorittimen kyvyssä suorittaa tehtäviä on valtava ero CPU: n nopeuden ja päämuistin nopeuden välillä. Päämuisti on erittäin hidas verrattuna suorittimeen.

Liittyvät: Nopea ja likainen RAM-muistin opas: mitä sinun on tiedettävä

Joten jos CPU: n on käytettävä päämuistiin tallennettuja tietoja, se pullottaa laitteen yksikköä ja prosessi olisi hidas. RISC-suunnittelussa data ladataan ja tallennetaan keskusyksikön rekistereihin, koska rekisterit ovat paljon lähempänä prosessorin nopeutta kuin päämuisti.

Kolmanneksi RISC-ohjeet ovat riittävän yksinkertaisia, joten ohjeiden kääntämiseen yksinkertaisempiin muotoihin ei ole olemassa tulkitsevaa mikrokoodikerrosta.

Ja lopuksi, RISC suunnittelee tukiputkistoa useiden ohjeiden osien suorittamiseen samanaikaisesti. Koska RISC-suunnittelun suorittimilla on korkeampi kellotaajuus, ne ovat poikkeuksellisen nopeita. Putkilinjaus on tapa hyödyntää tätä nopeutta ja suorittaa osia useista ohjeista tehokkuuden lisäämiseksi.

Pitkä tarina, RISC-suorittimilla on yksinkertaiset ohjeet, korkeammat kellotaajuudet, tehokas putkilinjarakenne, kuormavarastotoiminto rekistereissä ja ne voivat suorittaa käskyt yhdessä jaksossa.

Mikä on CISC?

CISC on RISC: n vastakohta lähes kaikilla avainalueilla. Lähes kaikilla työpöydän siruilla on CISC-muotoilu.

Ensinnäkin CISC: n suunnitteluohjeet ovat monimutkaisia ​​ja vaativat siksi mikrokoodikerroksen muunnettavaksi yksinkertaisiksi ohjeiksi.

Toiseksi CISC-ohjeiden suorittaminen voi kestää useita suorittimen jaksoja.

Kolmanneksi putkilinja ei ole yhtä tehokasta CISC: ssä, ja sitä on vielä vaikeampaa toteuttaa CISC-ohjeiden monimutkaisuuden vuoksi.

Lyhyesti sanottuna CISC-arkkitehtuurilla varustetut suorittimet voivat suorittaa paljon toimintoja yhdellä monimutkaisella käskyllä. Mutta ohjeiden suorittaminen vie useita syklejä, sitä on vaikeampaa käyttää putkilinjoinnissa, ja se vaatii paljon piiriä keskusyksikössä.

RISC vs. CISC: Tärkeimmät erot

Suurin ero RISC: n ja CISC: n välillä on niiden suorittamien ohjeiden tyyppi.

RISC-ohjeet ovat yksinkertaisia, suorittavat vain yhden toiminnon, ja CPU voi suorittaa ne yhdessä jaksossa.

Toisaalta CISC-ohjeet pakataan joukko toimintoja. Joten CPU ei voi suorittaa niitä yhdessä jaksossa.

Ohjeet ovat myös syy siihen, miksi RISC-keskusyksiköt tukevat liikkeellelähtöä alusta alkaen ja CISC-suorittimilla on vaikeuksia sen kanssa. RISC: n avulla ohjeet ovat riittävän yksinkertaisia, jotta ne voidaan suorittaa osittain. Tätä on vaikeampi tehdä CISC: n kanssa ohjeiden monimutkaisuuden vuoksi.

Seuraavaksi, toisin kuin RISC, CISC-ohjeet voivat toimia suoraan RAM-muistista. Joten CISC-suunnittelussa ei tarvitse suorittaa erillisiä lataus- / varastotoimintoja.

Lopuksi CISC-suunnittelun laitteistovaatimukset ovat korkeammat kuin RISC-suunnittelun, koska CISC vaatii monimutkaisten ohjeiden rakentamisen CPU-laitteistoon. Pohjimmiltaan, mitä CISC saavuttaa laitteistolla, RISC pyrkii saavuttamaan ohjelmistolla.

Siksi CISC-arkkitehtuuriin kohdennetuissa ohjelmissa on vähemmän koodirivejä, koska ohjeet itse käsittelevät monia toimintoja.

Sekä RISC: llä että CISC: llä on etuja ja haittoja

Yksikään moderni prosessori ei perustu kokonaan RISC: ään tai CISC: hen. Nykyaikaiset prosessorit sisällyttävät molempien arkkitehtuurien suunnittelufilosofiat molempien maailmojen parhaan saavuttamiseksi. Esimerkiksi AMD: n käyttämä x86-arkkitehtuuri on ensisijaisesti CISC, mutta siinä on mikrokoodi monimutkaisten ohjeiden muuntamiseksi yksinkertaisiksi RISC-tyyppisiksi supistetuiksi ohjeiksi.

Joten toisin kuin viime vuosisadan prosessorit, modernit suorittimet ovat kehittyneet yksinkertaisen RISC- tai CISC-luokituksen ulkopuolelle.

12 tarpeetonta Windows-ohjelmaa ja -sovellusta, jotka sinun pitäisi poistaa

Mietitkö, mitkä Windows 10 -sovellukset poistetaan? Tässä on useita tarpeettomia Windows 10 -sovelluksia, -ohjelmia ja bloatware-ohjelmia, jotka sinun pitäisi poistaa.

Lue seuraava

Kirjailijasta