RISC vs CISC: Rozdíl a srovnání

Pojem procesor označuje integrovaný elektronický obvod, který je zodpovědný za provádění různých výpočtů na počítači.

Vstupně/výstupní, aritmetické, logické a různé další instrukce provádí procesor na příkaz operačního systému.

Mnoho elektronických zařízení, jako jsou tablety, počítače atd., využívá procesory. Mezi běžné procesory patří centrální procesorová jednotka, mikroprocesory atd.

Key Takeaways

1. Procesory RISC provádějí jednodušší instrukce a umožňují rychlejší zpracování než procesory CISC.
2. Procesory CISC mají složitější instrukce, což jim umožňuje provádět více operací v jedné instrukci.
3. Architektura RISC je energeticky efektivnější, takže je vhodná pro zařízení s nízkou spotřebou, zatímco architektura CISC vyniká ve vysoce výkonných výpočtech.

RISC vs CISC

Procesory RISC (Reduced Instruction Set Computing) mají jednodušší a efektivnější instrukční sadu se zaměřením na rychlé a efektivní provádění instrukcí. Procesory CISC (Complex Instruction Set Computing) mají schopnost provádět více operací v jedné instrukci.

RISC je jednoduchý mikroprocesor nabízí sady instrukcí, které jsou vysoce přizpůsobitelné.

Hlavním účelem konstrukce tohoto procesoru je zkrátit dobu potřebnou k provedení každé instrukce prostřednictvím omezení maximálního počtu instrukcí.

Každý z cyklů obsahuje pouze tři parametry: dekódování, načítání a provádění. Složité instrukce může tento procesor provádět také tím, že je použije s jednoduššími.

Procesor CISC je ve srovnání s RISC složitějším procesorem. Je to proto, že několik operací je sloučeno do jediné instrukce, čímž se redukuje programový kód.

Hlavním účelem použití tohoto procesoru v počítači je snížit konečné náklady, protože menší počet instrukcí znamená méně místa pro paměť a nižší náklady na paměť.

Srovnávací tabulka

Parametry srovnání	RISC	CISC
Full-form	Počítač se sníženou instrukcí	Počítač s komplexní instrukční sadou
Instrukce	Méně a pevný formát instrukcí	Více a variabilní formát instrukce
Režimy	Méně	Moře
Rejstříky	Násobek	Jediný
Příklady	Alpha, Power Architecture, ARM, PA-RISC atd	VAX, CPU Intel x86, PDP-11, System/360
Spotřeba energie	Nízké	Vysoký
Průměrné hodinové cykly na instrukci (CPI)	1.5	2 a 15
Optimalizace výkonu	Zaměřuje se na software pro optimalizaci výkonu	Zaměřuje se na hardware pro optimalizaci výkonu
Velikost kódu	Malý	Velký

Co je RISC?

RISC je zkratka pro Reduced Instruction Set Computer. Jedná se o mikroprocesor architektura který je považován za nejlepší pro použití v CPU. Používá se jako náhrada za architekturu CISC.

CPU využívající tuto technologii využívá zjednodušené instrukce ke zvýšení rychlosti provádění. V důsledku toho se také zlepšuje výkon.

Kromě zlepšení rychlosti provádění instrukcí je také zvýšen vnitřní paralelismus tím, že umožňuje současné provádění několika vláken.

Navíc optimalizuje energii tím, že poskytuje vysoký výkon na watt. V každé instrukci se provede pouze jedna akce, která se zase provede v časovém rámci jednoho cyklu.

Tato architektura využívá pevnou délku instrukce, což usnadňuje zřetězení.

Podporuje více registrů a RISC procesor stráví méně času zapisováním hodnot do paměti a také načítáním. Důvodem je absence složitých pokynů.

Při použití RISC procesorů jsou vyžadovány menší komponenty, což snižuje náklady na čipy a počet potřebných čipů.

Využívá jednoduchou dekódovací logiku, která umožňuje pracovat s menším počtem tranzistorů a ponechává prostor pro více univerzálních registrů. Využívá se zařízení jako např Nintendo DS, Apple iPod, smartphony atd.

Co je CISC?

CISC odkazuje na Complex Instruction Set Computer. Jedná se o mikroprocesor, který využívá složité instrukce k dokončení různých úkolů s použitím minimálního počtu kódů.

Dokončení každé instrukční sady přitom trvá více než jeden cyklus, přičemž každá instrukce má různou délku a povahu.

Jeho přístup je založen na dokončení celé operace tím, že nepoužívá více než několik částí kódu assembleru. Poprvé byl použit v roce 1970.

Namísto použití více kódů provádí instrukce pomocí složité architektury instrukční sady. Podporuje jazyky vyšší úrovně podporující řadu režimů.

Klade důraz na hardware systému a podporuje jeho vývojáře.

Na rozdíl od jiných mikroprocesorů snižuje práci kompilátoru tím, že generuje instrukce, v nichž jedna obsahuje všechny úkoly, které je třeba provést. Některé z funkcí procesoru CISC zahrnují:

• Dekódování: Protože uvedené instrukce jsou složité, vyžadují složité dekódování.
• Registry pro obecné účely: Při provádění operací a jejich ukládání do paměti je potřeba menší počet registrů pro všeobecné použití, což snižuje potřebu těchto registrů.
•  Cyklus hodin: Lze použít více než jeden cyklus hodin, protože velikost instrukcí se mění.

Velkou nevýhodou v případě procesorů CISC je chybějící zřetězení instrukcí.

Hlavní rozdíly mezi RISC a CISC

1. Procesory RISC zpracují jednu instrukci v časovém rámci jednoho hodinového cyklu. Na druhou stranu, CISC vyžaduje více než jeden hodinový cyklus, aby provedl totéž. Průměrný hodinový cyklus na instrukci RISC je 1.5 a CISC je 2 a 15.
2. Procesory RISC potřebují více paměti RAM ve srovnání s CISC, protože provádí instrukci, působí na ni a poté přechází na další.
3. Procesory RISC využívají zjednodušené instrukce k provádění práce rozděleným způsobem. Na druhou stranu, CISC dělá totéž v jednom průchodu složitou instrukcí.
4. RISC využívá menší výkon a menší velikost kódu ve srovnání s CISC, který využívá více energie a větší velikost kódu.
5. RISC se zaměřuje na software pro využití výkonu, zatímco CISC se zaměřuje na hardware.

Reference

1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/464688/
2. https://www.computer.org/csdl/proceedings-article/ssst/1990/00138185/12OmNzlUKsE

Poslední aktualizace: 30. června 2023