RISC مقابل CISC: الفرق والمقارنة

الوجبات السريعة الرئيسية

1. تعقيد مجموعة التعليمات: تمثل RISC (حوسبة مجموعة التعليمات المختصرة) و CISC (حوسبة مجموعة التعليمات المعقدة) فلسفتين مختلفتين في تصميم بنيات الكمبيوتر. يركز RISC على التعليمات البسيطة التي يمكن تنفيذها خلال دورة ساعة واحدة ، بينما يشتمل CISC على تعليمات معقدة قد تستغرق عدة دورات على مدار الساعة للتنفيذ ولكنها تحقق المزيد مع كل تعليمات.
2. الأداء والكفاءة: تميل معماريات RISC إلى الحصول على عدد أكبر من السجلات وتنفق المزيد من الترانزستورات على السجلات بدلاً من التعليمات المعقدة ، مما يسمح بمزيد من التوازي وربما أداء أعلى في مواقف معينة. يمكن لبنى CISC ، بتعليماتها الأكثر تعقيدًا ، أداء مهام أكثر تعقيدًا بتعليمات أقل ، مما قد يؤدي إلى استخدام أكثر كفاءة للذاكرة.
3. التطبيقات والأمثلة: تُستخدم بنيات RISC بشكل شائع في الأنظمة التي تعتبر فيها كفاءة الحرارة والطاقة أمرًا بالغ الأهمية، كما هو الحال في الأجهزة المحمولة والأنظمة المدمجة. تشمل الأمثلة البارزة معالجات ARM. تُستخدم بنيات CISC، مثل تلك التي تظهر في سلسلة x86 من Intel، في بيئات سطح المكتب والخادم حيث يمكن أن تكون قوة المعالجة الأولية والقدرة على التعامل مع التعليمات المعقدة أمرًا بالغ الأهمية.

ما هو RISC؟

RISC تعني كمبيوتر مجموعة التعليمات المخفضة. إنه نوع من هندسة الكمبيوتر يركز على البساطة والكفاءة في تصميم مجموعة تعليمات المعالج. في بنية RISC ، يتم الاحتفاظ بمجموعة التعليمات صغيرة وبسيطة عن عمد ، وتتألف من عدد محدود من التعليمات التي يمكن تنفيذها في دورة ساعة واحدة. تتناقض فلسفة التصميم هذه مع أجهزة كمبيوتر مجموعة التعليمات المعقدة (CISC) ، التي تحتوي على مجموعات تعليمات أكبر وأكثر تعقيدًا.

تحتوي معالجات RISC على عدد أقل من التعليمات، يتراوح من حوالي 30 إلى 200، والتي تم تحسينها لمهام محددة. تؤدي كل تعليمات عملية بسيطة، ويتم إنشاء العمليات المعقدة من خلال الجمع بين عدة تعليمات أبسط. تتبع معالجات RISC بنية التحميل/التخزين، حيث يتم تحميل البيانات من الذاكرة إلى السجلات، ومعالجتها داخل السجلات، ثم تخزينها مرة أخرى في الذاكرة. يتم تنفيذ العمليات الحسابية والمنطقية بشكل أساسي داخل السجلات.

ما هو CISC؟

يعنيCISC كمبيوتر مجموعة التعليمات المعقدة. ويشير إلى نوع من هندسة الكمبيوتر يركز على مجموعة كبيرة من التعليمات بدرجات متفاوتة من التعقيد. في بنية CISC، يمكن للتعليمات تنفيذ عمليات معقدة والوصول إلى الذاكرة مباشرة. هذه التعليمات متغيرة الطول ويمكن أن يستغرق تنفيذها عدة دورات على مدار الساعة.

تم تصميم معالجات CISC للتعامل مع التعليمات المعقدة وتقليل عدد التعليمات المطلوبة لأداء المهمة. إنها توفر مجموعة غنية من أوضاع العنونة ودعمًا للغات عالية المستوى، مما يسمح للمبرمجين بكتابة تعليمات برمجية أكثر إحكاما. تتضمن أمثلة بنيات CISC عائلة المعالجات x86، مثل Intel's Pentium وAMD's Ryzen.

الفرق بين RISC و CISC

1. تحتوي معماريات RISC على مجموعة تعليمات مبسطة ومبسطة، تتكون من عدد صغير من التعليمات البسيطة. في المقابل، تحتوي معماريات CISC على مجموعة تعليمات أكبر وأكثر تعقيدًا مع تعليمات يمكنها إجراء عمليات أكثر تعقيدًا.
2. تنفذ معالجات RISC التعليمات في دورة ساعة واحدة ، مما يجعل وقت تنفيذها أكثر قابلية للتنبؤ. من ناحية أخرى ، قد تتطلب معالجات CISC دورات ساعة متعددة لتنفيذ التعليمات ، ويمكن أن يختلف وقت التنفيذ اعتمادًا على مدى تعقيد التعليمات.
3. تستخدم معماريات RISC بنية التحميل/التخزين، حيث تعمل جميع تعليمات معالجة البيانات على البيانات المخزنة في السجلات، ويقتصر الوصول إلى الذاكرة على تعليمات تحميل وتخزين محددة. تسمح بنيات CISC للتعليمات بالوصول مباشرة إلى الذاكرة، مما يقلل الحاجة إلى تعليمات التحميل/التخزين الصريحة.
4. تم تصميم معماريات RISC بهيكل خط أنابيب بسيط ومنتظم ، حيث تؤدي كل مرحلة من مراحل خط الأنابيب مهمة محددة. هذا يسمح بتوصيل الأنابيب بشكل أسهل وإنتاجية أعلى للتعليمات. قد تحتوي هياكل CISC ، بتعليماتها الأكثر تعقيدًا ، على خطوط أنابيب أطول وتواجه تحديات في تحقيق كفاءة خطوط الأنابيب.
5. تميل معماريات RISC إلى إنشاء رمز أكثر إحكاما وفعالية. تساهم مجموعة التعليمات المبسطة والتركيز على تحسين العمليات المشتركة في أحجام أكواد أصغر. من ناحية أخرى ، يمكن أن تؤدي معماريات CISC عمليات معقدة في تعليمة واحدة ، مما قد يقلل من عدد التعليمات المطلوبة ولكنه ينتج عنه حجم رمز أكبر.

مقارنة بين RISC و CISC

معلمات المقارنة	RISC	CISC
ترميز التعليمات	تعليمات ذات طول ثابت	تعليمات متغيرة الطول
تسجيل الاستخدام	يؤكد على الاستخدام المكثف للسجلات	يعتمد أكثر على الوصول إلى الذاكرة
تعقيد وحدة التحكم	تصميم بسيط لوحدة التحكم	تصميم وحدة تحكم معقدة
أداء لكل واط	عادة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة	قد يستهلك المزيد من الطاقة للتعليمات المعقدة
الوقت اللازم لتطوير	تطور أسرع بسبب أبسط الهندسة	وقت تطوير أطول بسبب التعقيد

مراجع حسابات

1. https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/250015.250016
2. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-540-93799-9_4

آخر تحديث: 21 أغسطس 2023