RISC vs CISC: razlika i usporedba

Ključni za poneti

1. Složenost skupa instrukcija: RISC (Reduced Instruction Set Computing) i CISC (Complex Instruction Set Computing) predstavljaju dvije različite filozofije u projektiranju računalnih arhitektura. RISC se fokusira na jednostavne instrukcije koje se mogu izvršiti unutar jednog ciklusa takta, dok CISC uključuje složene instrukcije za čije izvršenje može biti potrebno više ciklusa takta, ali postiže više sa svakom instrukcijom.
2. Izvedba i učinkovitost: RISC arhitekture obično imaju veći broj registara i troše više tranzistora na registre umjesto na složene instrukcije, dopuštajući više paralelizma i potencijalno veću izvedbu u određenim situacijama. CISC arhitekture, sa svojim složenijim uputama, mogu obavljati složenije zadatke s manje uputa, što potencijalno dovodi do učinkovitijeg korištenja memorije.
3. Primjene i primjeri: RISC arhitekture se obično koriste u sustavima gdje su toplinska i energetska učinkovitost ključni, kao što su mobilni uređaji i ugrađeni sustavi. Značajni primjeri uključuju ARM procesore. CISC arhitekture, poput onih viđenih u Intelovoj seriji x86, koriste se u okruženjima stolnih računala i poslužitelja gdje sirova procesorska snaga i sposobnost rukovanja složenim uputama mogu biti kritični.

Što je RISC?

RISC je kratica za Reduced Instruction Set Computer. To je vrsta računalne arhitekture koja se fokusira na jednostavnost i učinkovitost u dizajnu skupa instrukcija procesora. U RISC arhitekturi, skup instrukcija je namjerno malen i jednostavan, a sastoji se od ograničenog broja instrukcija koje se mogu izvršiti u jednom taktu. Ova filozofija dizajna je u suprotnosti s računalima sa složenim skupom instrukcija (CISC), koja imaju veće i složenije skupove instrukcija.

RISC procesori imaju smanjeni broj instrukcija, u rasponu od oko 30 do 200, koje su optimizirane za specifične zadatke. Svaka instrukcija izvodi jednostavnu operaciju, a složene operacije izrađuju se kombiniranjem više jednostavnijih instrukcija. RISC procesori slijede arhitekturu load/store, gdje se podaci učitavaju iz memorije u registre, njima se manipulira unutar registara, a zatim se pohranjuju natrag u memoriju. Aritmetičke i logičke operacije prvenstveno se izvode unutar registara.

Što je CISC?

CISC je kratica za Complex Instruction Set Computer. Odnosi se na vrstu računalne arhitekture koja naglašava veliki skup instrukcija različite složenosti. U CISC arhitekturi, instrukcije mogu izvoditi složene operacije i izravno pristupati memoriji. Ove su instrukcije varijabilne duljine i mogu potrajati više ciklusa takta za izvršenje.

CISC procesori dizajnirani su za rukovanje složenim uputama i smanjenje broja uputa potrebnih za izvođenje zadatka. Oni pružaju bogat skup načina adresiranja i podršku za jezike visoke razine, omogućujući programerima pisanje kompaktnijeg koda. Primjeri CISC arhitektura uključuju x86 obitelj procesora, kao što su Intelov Pentium i AMD-ov Ryzen.

Razlika između RISC i CISC

1. RISC arhitekture imaju pojednostavljen i moderniziran skup instrukcija, koji se sastoji od malog broja jednostavnih instrukcija. Nasuprot tome, CISC arhitekture imaju veći i složeniji skup instrukcija s uputama koje mogu izvoditi zamršenije operacije.
2. RISC procesori izvršavaju instrukcije u jednom taktu, što njihovo vrijeme izvršenja čini predvidljivijim. CISC procesori, s druge strane, mogu zahtijevati više ciklusa takta za izvršavanje instrukcija, a vrijeme izvršenja može varirati ovisno o složenosti instrukcija.
3. RISC arhitekture koriste arhitekturu učitavanje/pohranjivanje, gdje sve instrukcije za obradu podataka rade na podacima pohranjenim u registrima, a pristup memoriji ograničen je na specifične instrukcije učitavanja i pohranjivanja. CISC arhitekture dopuštaju uputama izravan pristup memoriji, smanjujući potrebu za eksplicitnim uputama za učitavanje/pohranu.
4. RISC arhitekture dizajnirane su s jednostavnom i pravilnom strukturom cjevovoda, gdje svaki stupanj cjevovoda obavlja specifičan zadatak. To omogućuje lakši cjevovod i veću propusnost instrukcija. CISC arhitekture, sa svojim složenijim uputama, mogu imati duže cjevovode i suočiti se s izazovima u postizanju učinkovitog cjevovoda.
5. RISC arhitekture imaju tendenciju generiranja koda koji je kompaktniji i učinkovitiji. Pojednostavljeni skup instrukcija i fokus na optimizaciju uobičajenih operacija doprinose manjim veličinama koda. CISC arhitekture, s druge strane, mogu izvesti složene operacije u jednoj instrukciji, potencijalno smanjujući broj potrebnih instrukcija, ali rezultirajući većom veličinom koda.

Usporedba između RISC i CISC

Parametri usporedbe	RIZIK	CISC
Kodiranje instrukcija	Upute fiksne duljine	Upute promjenjive duljine
Registriraj korištenje	Naglašava opsežnu upotrebu registara	Više se oslanja na pristup memoriji
Složenost upravljačke jedinice	Jednostavan dizajn upravljačke jedinice	Složen dizajn upravljačke jedinice
Učinkovitost po Wattu	Obično energetski učinkovitiji	Može trošiti više energije za složene upute
Vrijeme razvoja	Brži razvoj zahvaljujući jednostavnijoj arhitekturi	Dulje vrijeme razvoja zbog složenosti

Reference

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

Zadnje ažuriranje: 21. kolovoza 2023