RISC vs CISC: erinevus ja võrdlus

Võtme tagasivõtmine

1. Juhiste komplekti keerukus: RISC (reduced Instruction Set Computing) ja CISC (Complex Instruction Set Computing) esindavad kahte erinevat filosoofiat arvutiarhitektuuride kujundamisel. RISC keskendub lihtsatele käskudele, mida saab täita ühe taktitsükli jooksul, samas kui CISC sisaldab keerulisi juhiseid, mille täitmiseks võib kuluda mitu taktitsüklit, kuid iga käsuga saavutatakse rohkem.
2. Toimivus ja tõhusus: RISC-arhitektuuridel on tavaliselt suurem arv registreid ja nad kulutavad rohkem transistore registritele kui keerukatele käskudele, võimaldades teatud olukordades suuremat paralleelsust ja potentsiaalselt suuremat jõudlust. CISC-arhitektuurid koos keerukamate juhistega suudavad täita keerukamaid ülesandeid vähemate juhistega, mis võib viia tõhusama mälukasutuseni.
3. Rakendused ja näited: RISC-arhitektuure kasutatakse tavaliselt süsteemides, kus soojus- ja energiatõhusus on üliolulised, näiteks mobiilseadmetes ja manussüsteemides. Märkimisväärsed näited hõlmavad ARM-protsessoreid. CISC-arhitektuure, nagu Inteli x86-seerias, kasutatakse töölaua- ja serverikeskkondades, kus töötlemata töötlemisvõimsus ja keeruliste käskude käsitlemise võime võivad olla kriitilised.

Mis on RISC?

RISC tähistab lühendatud juhiste komplekti arvutit. See on teatud tüüpi arvutiarhitektuur, mis keskendub protsessori käsukomplekti kujundamise lihtsusele ja tõhususele. RISC-arhitektuuris hoitakse käsukomplekti teadlikult väikese ja lihtsana, mis koosneb piiratud arvust käskudest, mida saab täita ühe taktitsükli jooksul. See disainifilosoofia vastandub CISC-arvutitele (Complex Instruction Set Computers), millel on suuremad ja keerukamad käsukomplektid.

RISC-protsessoritel on konkreetsete ülesannete jaoks optimeeritud juhiste arv, mis jääb vahemikku 30 kuni 200. Iga käsk sooritab lihtsa toimingu ja keerulised toimingud koostatakse mitme lihtsama käsu kombineerimise teel. RISC-protsessorid järgivad laadimis-/salvestamisarhitektuuri, kus andmed laaditakse mälust registritesse, manipuleeritakse registrites ja salvestatakse seejärel tagasi mällu. Aritmeetilisi ja loogilisi tehteid tehakse peamiselt registrites.

Mis on CISC?

CISC tähistab Complex Instruction Set Computer. See viitab arvutiarhitektuuri tüübile, mis rõhutab suurt hulka erineva keerukusega juhiseid. CISC-arhitektuuris saavad käsud teha keerulisi toiminguid ja pääseda otse mälule. Need juhised on erineva pikkusega ja nende täitmiseks võib kuluda mitu kellatsüklit.

CISC-protsessorid on loodud keeruliste käskude käsitlemiseks ja ülesande täitmiseks vajalike käskude arvu minimeerimiseks. Need pakuvad rikkalikku adresseerimisrežiimide komplekti ja kõrgetasemeliste keelte tuge, võimaldades programmeerijatel kirjutada kompaktsemat koodi. CISC-arhitektuuri näidete hulka kuuluvad protsessorite perekond x86, näiteks Inteli Pentium ja AMD Ryzen.

Erinevus RISC ja CISC vahel

1. RISC-arhitektuuridel on lihtsustatud ja sujuvam käsukomplekt, mis koosneb väikesest arvust lihtsatest juhistest. Seevastu CISC-arhitektuuridel on suurem ja keerulisem käsukomplekt koos juhistega, mis suudavad teha keerukamaid toiminguid.
2. RISC-protsessorid täidavad käske ühe taktitsükli jooksul, muutes nende täitmise aja prognoositavamaks. Teisest küljest võivad CISC-protsessorid nõuda käskude täitmiseks mitut kella tsüklit ja täitmisaeg võib olenevalt käsu keerukusest erineda.
3. RISC-arhitektuurid kasutavad laadimis-/salvestamis-arhitektuuri, kus kõik andmetöötluskäsud töötavad registrites salvestatud andmetel ja juurdepääs mälule on piiratud konkreetsete laadimis- ja salvestamiskäskudega. CISC-arhitektuurid võimaldavad käskudel otse mälule juurde pääseda, vähendades vajadust selgesõnaliste laadimis-/salvestamisjuhiste järele.
4. RISC-arhitektuurid on kujundatud lihtsa ja korrapärase torujuhtme struktuuriga, kus torujuhtme iga etapp täidab konkreetset ülesannet. See võimaldab lihtsamat konveierit ja suuremat juhiste läbilaskevõimet. CISC-arhitektuuridel koos keerukamate juhistega võivad olla pikemad torujuhtmed ja neil võib olla probleeme tõhusa konveieri loomisega.
5. RISC-arhitektuurid kipuvad genereerima kompaktsemat ja tõhusamat koodi. Lihtsustatud juhiste komplekt ja keskendumine tavapäraste toimingute optimeerimisele aitavad kaasa koodide väiksemale suurusele. Teisest küljest võivad CISC-arhitektuurid teha keerulisi toiminguid ühe käsuga, mis võib potentsiaalselt vähendada vajalike käskude arvu, kuid mille tulemuseks on suurem koodi suurus.

RISC ja CISC võrdlus

Võrdlusparameetrid	RISK	CISC
Juhendi kodeerimine	Fikseeritud pikkusega juhised	Muutuva pikkusega juhised
Registreeri kasutamine	Rõhutab registrite laialdast kasutamist	Toetub rohkem mälule juurdepääsule
Juhtseadme keerukus	Lihtne juhtseadme disain	Juhtseadme keerukas disain
Jõudlus vatti kohta	Tavaliselt energiasäästlikum	Keeruliste juhiste jaoks võib kuluda rohkem energiat
Arenguaeg	Kiirem areng tänu lihtsamale arhitektuurile	Pikem arendusaeg keerukuse tõttu

viited

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

Viimati värskendatud: 21. august 2023