RISC против CISC: разница и сравнение

Термин процессор относится к интегральной электронной схеме, которая отвечает за выполнение различных вычислений на компьютере.

Ввод/вывод, арифметические, логические и различные другие инструкции выполняются процессором по команде операционной системы.

Многие электронные устройства, такие как планшеты, ПК и т. д., используют процессоры. Общие процессоры включают центральный процессор, микропроцессоры и т. д.

Основные выводы

1. Процессоры RISC выполняют более простые инструкции, обеспечивая более быстрое время обработки, чем процессоры CISC.
2. Процессоры CISC имеют более сложные инструкции, что позволяет им выполнять несколько операций в одной инструкции.
3. Архитектура RISC более энергоэффективна, что делает ее подходящей для устройств с низким энергопотреблением, а архитектура CISC лучше всего подходит для высокопроизводительных вычислений.

RISC против CISC

Процессоры RISC (Reduced Instruction Set Computing) имеют более простой и оптимизированный набор инструкций с акцентом на быстрое и эффективное выполнение инструкций. Процессоры CISC (Complex Instruction Set Computing) могут выполнять несколько операций в одной инструкции.

RISC — это простой микропроцессор, предлагающий наборы инструкций, которые можно легко настроить.

Основной целью создания этого процессора является сокращение времени выполнения каждой инструкции за счет ограничения максимального количества инструкций.

Каждый из циклов содержит всего три параметра: декодирование, выборка и выполнение. Сложные инструкции также могут выполняться этим процессором, используя их с более простыми.

Процессор CISC является более сложным процессором по сравнению с RISC. Это связано с тем, что несколько операций объединены в одну инструкцию, что позволяет сократить программный код.

Основной целью использования этого процессора в компьютере является снижение конечных затрат, поскольку меньшее количество инструкций означает меньше места для памяти и меньшие затраты на память.

Сравнительная таблица

Параметры сравнения	RISC	CISC
Полная форма	Сокращенный набор команд компьютера	Комплексный компьютер с набором команд
инструкции	Меньше и фиксированный формат инструкций	Больше и переменный формат инструкций
Режимы	Меньше	Ещё
Регистры	Многочисленные	Один
Примеры	Альфа, силовая архитектура, ARM, PA-RISC и т. д.	VAX, процессоры Intel x86, PDP-11, System/360
потребляемая мощность	Низкий	Высокий
Среднее количество тактов на инструкцию (CPI)	1.5	2 и 15
Оптимизация производительности	Основное внимание уделяется программному обеспечению для оптимизации производительности.	Ориентирован на аппаратное обеспечение для оптимизации производительности
Размер кода		Большой

Что такое РИСК?

RISC означает «Компьютер с сокращенным набором команд». Это архитектура микропроцессора, которая считается лучшей для использования в ЦП. Он используется в качестве замены архитектуры CISC.

ЦП, использующий эту технологию, использует упрощенные инструкции для повышения скорости выполнения. В результате повышается и производительность.

Помимо повышения скорости выполнения инструкций, внутренний параллелизм также увеличивается за счет одновременного выполнения нескольких потоков.

Кроме того, он оптимизирует энергопотребление, обеспечивая высокую производительность на ватт. В каждой инструкции выполняется только одно действие, которое, в свою очередь, выполняется за время одного цикла.

В этой архитектуре используется фиксированная длина инструкции, что упрощает конвейерную обработку.

Он поддерживает больше регистров и RISC-процессор тратит меньше времени на фиксацию значений в памяти, а также на загрузку. Это из-за отсутствия сложных инструкций.

При использовании RISC-процессоров требуются компоненты меньшего размера, что снижает стоимость микросхем и необходимое количество микросхем.

Он использует простую логику декодирования, что позволяет работать с меньшим количеством транзисторов, оставляя место для более универсальных регистров. Он используется в таких устройствах, как Nintendo DS, Apple iPod, смартфонах и т. д.

Что такое ЦИСК?

CISC относится к компьютеру со сложным набором команд. Это микропроцессор, который использует сложные инструкции для выполнения различных задач с использованием минимального количества кодов.

При этом для завершения каждого набора инструкций требуется более одного цикла, при этом каждая инструкция имеет разную длину и характер.

Его подход основан на завершении всей операции с использованием не более чем нескольких частей кода на языке ассемблера. Впервые он был использован в 1970 году.

Вместо использования нескольких кодов он выполняет инструкции, используя сложную архитектуру набора инструкций. Он поддерживает языки более высокого уровня, поддерживающие множество режимов.

Он подчеркивает аппаратное обеспечение системы и поддерживает ее разработчика.

Он сокращает работу компилятора, в отличие от других микропроцессоров, генерируя инструкции, в которых одна включает все задачи, которые необходимо выполнить. Некоторые из особенностей процессора CISC включают в себя:

• Декодирование: Поскольку данные инструкции сложны, они требуют сложного декодирования.
• Регистры общего назначения: требуется меньшее количество регистров общего назначения, поскольку операции выполняются и сохраняются в памяти, что снижает потребность в этих регистрах.
•  Тактовый цикл: может использоваться более одного тактового цикла, поскольку размер инструкций варьируется.

Основным недостатком процессоров CISC является отсутствие конвейерной обработки инструкций.

Основные различия между RISC и CISC

1. Процессоры RISC обрабатывают одну инструкцию за один такт. С другой стороны, CISC требует более одного такта для выполнения одного и того же. Среднее количество тактов на инструкцию RISC составляет 1.5, а CISC — 2 и 15.
2. Процессорам RISC требуется больше оперативной памяти по сравнению с CISC, потому что он выполняет инструкцию, действует на нее, а затем переходит к следующей.
3. Процессоры RISC используют упрощенные инструкции, чтобы выполнять работу раздельно. С другой стороны, CISC делает то же самое за один проход сложной инструкции.
4. RISC использует меньшую мощность и меньший размер кода по сравнению с CISC, который использует больше мощности и больший размер кода.
5. RISC фокусируется на программном обеспечении для повышения производительности, а CISC — на аппаратном обеспечении.

Рекомендации

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