Kā RISC un CISC procesori atšķiras?

Ja esat tehnoloģiju entuziasts, iespējams, esat dzirdējis vārdus Reduced Instruction Set Computer (RISC) un Complex Instruction Set Computer (CISC). Un, ja jums gadās zināt diezgan daudz par datoriem, jūs varētu arī zināt, ka šie termini attiecas uz dažādiem procesora izstrādes veidiem.

Piemēram, tālruņa ARM procesoram ir RISC arhitektūra. Turpretī datora x86 procesoram ir CISC dizains.

Bet kāda ir atšķirība starp RISC un CISC? Padziļināsimies nedaudz dziļāk un uzzināsim.

Kas ir instrukciju komplekts?

Vienmēr runājot par dažādiem centrālā procesora (CPU) dizainiem, viena no lietām, par kuru mums jārunā, ir instrukciju kopa.

CPU instrukciju kopa ir darbību kopums, ko CPU var veikt dabiski. Šīs ir operācijas, kas kodētas CPU aparatūras līmenī. Šis komplekts var saturēt no dažām līdz tūkstošiem instrukciju atkarībā no centrālā procesora noformējuma.

Citiem vārdiem sakot, centrālais procesors nevar veikt nevienu darbību, kas atrodas ārpus tā instrukciju kopas, jo tam nav aparatūras.

Izmantosim analoģiju, lai to labāk izprastu. Veikt spuldzes piemēru. Spuldzes ražotājs ir izstrādājis spuldzi, lai pārveidotu elektrību gaismā. Un spuldze to var izdarīt, jo aparatūra to atbalsta dabiski.

Būtībā spuldze var pārveidot elektrību tikai gaismā un neko citu.

Līdzīgi CPU instrukciju kopa ir darbību kopums, ko iespējo CPU aparatūra. Piemēram, gandrīz visu CPU instrukciju komplektā ir norāde “Pārvietot”. Norādījums “Pārvietot” ņem dažus datus no avota krātuves un pārvieto tos uz galamērķa krātuvi.

Ikreiz, kad centrālajam procesoram ir jāpārvieto daži dati, tas precīzi zina, kā to izdarīt, jo ap to ir izveidota aparatūra.

Īsāk sakot, instrukciju kopa satur visas tās darbības, kuras procesors atbalsta aparatūras līmenī.

Kā darbojas centrālais procesors?

Centrālais procesors ir elektrisko ķēžu labirints. Šīs elektriskās ķēdes ir izveidotas noteiktā veidā, lai piešķirtu centrālajam procesoram tā dabisko instrukciju kopu. Tātad, tas zina tikai, kā veikt darbības instrukciju komplektā, jo tam ir shēma.

Lai CPU veiktu noteiktu darbību, šai darbībai atbilstošā shēma tiek iedarbināta caur elektrisko signālu. Un, kad tiek aktivizēta ķēde, CPU veic rutīnu, kas saistīta ar šo ķēdi.

Lai centrālais procesors veiktu sarežģītas darbības, piemēram, čivināt, programmatūras programmas izsauc miljoniem elektriskie signāli katru sekundi, katrs mērķējot uz noteiktu instrukciju no PROCESORS.

Šeit rodas RIS un MIS koncepcija.

Kas ir RISC?

Kā norāda nosaukums, uz RISC balstītu CPU ir vienkāršots darbību kopums. Šīs vienkāršotās instrukcijas sasniedz vienkāršus mērķus un to izpildei nepieciešams tikai viens cikls.

Tā kā RISC ir vienkāršas instrukcijas, CPU nav nepieciešamas sarežģītas shēmas, lai izpildītu šīs instrukcijas. Tāpēc RISC dizainu ir aparatūras ziņā lētāk ieviest.

Saistīts: Kāpēc mans tālrunis ir lēnāks nekā mans dators? Viedtālrunis vs. Paskaidrots darbvirsmas ātrums

Lai detalizētāk izprastu RISC CPU, apskatīsim uz RISC balstītu CPU dizaina principus.

Pirmkārt, RISC procesori katru instrukciju pabeidz vienā ciklā.

Otrkārt, RISC CPU operācijas veic tikai ar datiem, kas glabājas reģistros. Tas ir tāpēc, ka viena no galvenajām CPU spēju izpildīt uzdevumus ir milzīgā neatbilstība starp procesora ātrumu un galvenās atmiņas ātrumu. Galvenā atmiņa ir ļoti lēna, salīdzinot ar CPU.

Saistīts: Ātra un netīra RAM atmiņa: kas jums jāzina

Tātad, ja centrālajam procesoram ir jāizmanto galvenajā atmiņā saglabātie dati, tas sašaurinās vienību un process būs lēns. RISC konstrukcijā dati tiek ielādēti un saglabāti CPU reģistros, jo reģistri ir daudz tuvāk CPU ātrumam nekā galvenā atmiņa.

Treškārt, RISC instrukcijas ir pietiekami vienkāršas, ka nav interpretējama mikrokoda slāņa, lai instrukcijas varētu tulkot vienkāršākās formās.

Visbeidzot, RISC projektē atbalsta cauruļvadu izveidi, lai vienlaikus izpildītu vairāku instrukciju daļas. Tā kā RISC dizaina procesoriem ir lielāks pulksteņa ātrums, tie ir ārkārtīgi ātri. Cauruļvadi ir veids, kā izmantot šo ātrumu un izpildīt vairāku instrukciju daļas, lai nodrošinātu lielāku efektivitāti.

Īsumā, RISC centrālajiem procesoriem ir vienkāršas instrukcijas, lielāks pulksteņa ātrums, efektīva cauruļvadu struktūra, reģistra slodzes krātuves darbība un tie var izpildīt instrukcijas vienā ciklā.

Kas ir CISC?

CISC ir pretējs RISC gandrīz visās galvenajās jomās. Gandrīz visām darbvirsmas mikroshēmām ir CISC dizains.

Pirmkārt, CISC noformēšanas instrukcijas ir sarežģītas, un tāpēc to pārveidošanai vienkāršās instrukcijās ir nepieciešams mikrokoda slānis.

Otrkārt, CISC instrukciju izpildei var būt nepieciešami vairāki CPU cikli.

Treškārt, cauruļvadi CISC nav tik efektīvi, un tos ir vēl grūtāk īstenot CISC instrukciju sarežģītības dēļ.

Īsāk sakot, CPU ar CISC arhitektūru var veikt daudz operāciju vienā sarežģītā instrukcijā. Bet instrukcijas izpildei nepieciešami vairāki cikli, to ir grūtāk izmantot cauruļvados, un tai ir nepieciešams daudz CPU shēmu.

RISC vs. CISC: galvenās atšķirības

Galvenā atšķirība starp RISC un CISC ir to izpildīto instrukciju veids.

RISC instrukcijas ir vienkāršas, veic tikai vienu darbību, un CPU var tās izpildīt vienā ciklā.

Savukārt CISC instrukcijas tiek iesaiņotas virknē darbību. Tātad CPU nevar tos izpildīt vienā ciklā.

Norādījumi ir arī iemesls, kāpēc RISC CPU atbalsta cauruļvadu izveidi no sākuma un CISC procesoriem ar to ir grūtāk. Izmantojot RISC, instrukcijas ir pietiekami vienkāršas, lai tās varētu izpildīt pa daļām. To ir grūtāk izdarīt ar CISC instrukciju sarežģītības dēļ.

Tālāk, atšķirībā no RISC, CISC instrukcijas var darboties tieši no RAM. Tātad CISC dizainā nav nepieciešams veikt atsevišķas ielādes / uzglabāšanas darbības.

Visbeidzot, aparatūras prasības CISC dizainam ir augstākas nekā RISC dizainam, jo ​​CISC prasa, lai CPU aparatūrā būtu iebūvētas sarežģītas instrukcijas. Būtībā, ko CISC sasniedz ar aparatūru, RISC mērķis ir sasniegt ar programmatūru.

Tāpēc programmām, kuru mērķauditorija ir CISC arhitektūra, ir mazāk koda rindu, jo pašas instrukcijas apstrādā daudzas darbības.

Priekšrocības un trūkumi ir gan RISC, gan CISC

Neviens mūsdienīgs procesors nav pilnībā balstīts ne uz RISC, ne uz CISC. Mūsdienu procesori iekļauj abu arhitektūru dizaina filozofijas, lai sasniegtu labāko no abām pasaulēm. Piemēram, AMD izmantotā x86 arhitektūra galvenokārt ir CISC, taču tai ir mikrokods, lai sarežģītas instrukcijas pārveidotu par vienkāršām RISC līdzīgām saīsinātām instrukcijām.

Tātad, atšķirībā no pagājušā gadsimta procesoriem, mūsdienu procesori ir attīstījušies ārpus vienkāršas RISC vai CISC klasifikācijas.

12 nevajadzīgas Windows programmas un lietotnes, kuras jums vajadzētu atinstalēt

Interesanti, kuras Windows 10 lietotnes atinstalēt? Šeit ir vairākas nevajadzīgas Windows 10 lietotnes, programmas un bloatware, kuras jums vajadzētu noņemt.

Lasiet Tālāk

Par autoru