În ce fel diferă CPU-urile RISC și CISC?

Dacă sunteți un pasionat de tehnologie, este posibil să fi auzit cuvintele Reduced Instruction Set Computer (RISC) și Complex Instruction Set Computer (CISC). Și dacă se întâmplă să știți puțin despre computere, ați putea ști, de asemenea, că acești termeni se referă la diferite moduri de a proiecta un procesor.

De exemplu, procesorul ARM din telefonul dvs. are o arhitectură RISC. În schimb, procesorul x86 din computerul dvs. are un design CISC.

Dar care este diferența dintre RISC și CISC? Să aprofundăm puțin mai adânc și să aflăm.

Ce este un set de instrucțiuni?

Ori de câte ori vorbim despre diferite unități de procesare centrală (CPU), unul dintre lucrurile despre care trebuie să vorbim este setul de instrucțiuni.

Setul de instrucțiuni al unui CPU este setul de operații pe care un CPU le poate efectua în mod nativ. Acestea sunt operațiile care sunt codate în CPU la nivel hardware. Acest set poate conține de la câteva la mii de instrucțiuni, în funcție de designul procesorului.

Cu alte cuvinte, un procesor nu poate efectua nicio operațiune care se află în afara setului de instrucțiuni, deoarece nu are hardware-ul pentru aceasta.

Să folosim o analogie pentru a înțelege mai bine acest lucru. Luați exemplul unui bec. Producătorul unei becuri a proiectat becul pentru a transforma electricitatea în lumină. Și un bec poate face acest lucru, deoarece hardware-ul îl suportă nativ.

În esență, un bec poate transforma electricitatea doar în lumină și nimic altceva.

În mod similar, setul de instrucțiuni al unui CPU este setul de operații pe care hardware-ul CPU le permite. De exemplu, aproape toate procesoarele au o instrucțiune „Mutare” în setul de instrucțiuni. Instrucțiunea „Mutare” preia unele date dintr-un spațiu de stocare sursă și le mută într-un spațiu de stocare de destinație.

Ori de câte ori un procesor trebuie să mute unele date, știe exact cum să o facă, deoarece hardware-ul a fost proiectat în jurul său.

Pe scurt, un set de instrucțiuni conține toate acele operații pe care un CPU le acceptă la nivel hardware.

Cum funcționează un CPU?

Un CPU este un labirint de circuite electrice. Aceste circuite electrice sunt proiectate într-un anumit mod pentru a oferi procesorului setul de instrucțiuni native. Deci, știe doar să efectueze operațiile într-un set de instrucțiuni, deoarece are circuitele pentru a face acest lucru.

Pentru a face CPU să efectueze o anumită operație, circuitele corespunzătoare acelei operații sunt declanșate printr-un semnal electric. Și odată ce un circuit este declanșat, CPU efectuează rutina asociată cu acel circuit.

Pentru a face procesorul să efectueze operațiuni complexe, cum ar fi trimiterea unui tweet, programele software declanșează milioane de semnale electrice în fiecare secundă, fiecare vizând o instrucțiune specifică din setul de instrucțiuni al CPU.

Aici intervine conceptul RIS și CSI.

Ce este RISC?

După cum sugerează și numele, un procesor bazat pe RISC are un set de operații simplificat. Aceste instrucțiuni simplificate ating obiective simple și durează doar un ciclu.

Și pentru că RISC are instrucțiuni simple, CPU nu are nevoie de circuite complexe pentru a efectua aceste instrucțiuni. Acesta este și motivul pentru care proiectele RISC sunt mai ieftine de implementat în ceea ce privește hardware-ul.

Legate de: De ce telefonul meu este mai lent decât computerul meu? Smartphone vs. Viteza desktopului explicată

Pentru a înțelege mai detaliat un procesor RISC, să ne uităm la principiile de proiectare ale procesoarelor bazate pe RISC.

În primul rând, procesoarele RISC completează fiecare instrucțiune într-un singur ciclu.

În al doilea rând, procesoarele RISC efectuează operațiuni numai pe datele stocate în registre. Acest lucru se datorează faptului că unul dintre principalele blocaje ale capacității procesorului de a îndeplini sarcini este nepotrivirea uriașă dintre viteza procesorului și viteza principală a memoriei. Memoria principală este super lentă în comparație cu un procesor.

Legate de: Un ghid rapid și murdar pentru RAM: Ce trebuie să știți

Deci, dacă un procesor trebuie să utilizeze datele stocate în memoria principală, acesta va bloca unitatea și procesul va fi lent. Într-un design RISC, datele sunt încărcate și stocate în registrele de pe CPU, deoarece registrele sunt mult mai aproape de viteza CPU decât memoria principală.

În al treilea rând, instrucțiunile RISC sunt suficient de simple încât să nu existe un strat de microcod interpretativ pentru a traduce instrucțiunile în forme mai simple.

Și, în cele din urmă, proiectele RISC acceptă canalizarea pentru a executa în același timp părți din instrucțiuni multiple. Deoarece CPU-urile de proiectare RISC au viteze de ceas mai mari, sunt extrem de rapide. Conducta de conducte este o modalitate de a profita de această viteză și de a executa părți din instrucțiuni multiple pentru o eficiență sporită.

Pe scurt, CPU-urile RISC au instrucțiuni simple, viteze mai mari de ceas, structură eficientă de conducte, operare de stocare a sarcinii pe registre și pot executa instrucțiuni într-un singur ciclu.

Ce este CISC?

CISC este opusul RISC în aproape toate domeniile cheie. Aproape toate cipurile desktop au un design CISC.

În primul rând, instrucțiunile de proiectare CISC sunt complexe și, prin urmare, necesită un strat de microcod pentru a se traduce în instrucțiuni simplex.

În al doilea rând, instrucțiunile CISC pot dura mai multe cicluri CPU pentru a se executa.

În al treilea rând, conducta nu este la fel de eficientă în CISC și este chiar mai greu de implementat din cauza naturii complexe a instrucțiunilor CISC.

Pe scurt, procesoarele cu arhitectură CISC pot efectua o mulțime de operații într-o singură instrucțiune complexă. Dar instrucțiunea durează mai multe cicluri pentru a fi finalizată, este mai greu de utilizat în conducte și necesită o mulțime de circuite pe CPU.

RISC vs. CISC: Diferențe cheie

Principala diferență între RISC și CISC este tipul de instrucțiuni pe care le execută.

Instrucțiunile RISC sunt simple, efectuează o singură operație și un procesor le poate executa într-un singur ciclu.

Instrucțiunile CISC, pe de altă parte, sunt împachetate într-o grămadă de operațiuni. Deci, CPU nu le poate executa într-un singur ciclu.

Instrucțiunile sunt, de asemenea, motivul pentru care CPU-urile RISC acceptă pipelining-ul de la început, iar CPU-urile CISC au mai greu cu el. Cu RISC, instrucțiunile sunt suficient de simple încât să poată fi executate în părți. Acest lucru este mai greu de făcut cu CISC datorită naturii complexe a instrucțiunilor.

Apoi, spre deosebire de RISC, instrucțiunile CISC pot funcționa direct din RAM. Deci, nu este nevoie să efectuați operațiuni de încărcare / depozitare separate în proiectarea CISC.

În cele din urmă, cerințele hardware pentru un design CISC sunt mai mari decât cele pentru un design RISC, deoarece CISC necesită instrucțiuni complexe pentru a fi încorporate în hardware-ul CPU. În esență, ceea ce realizează CISC cu hardware, RISC își propune să realizeze cu software-ul.

Acesta este motivul pentru care programele care vizează o arhitectură CISC au mai puține linii de cod, deoarece instrucțiunile în sine gestionează multe operații.

Există avantaje și dezavantaje atât pentru RISC, cât și pentru CISC

Niciun procesor modern nu se bazează în totalitate nici pe RISC, nici pe CISC. Procesoarele moderne încorporează filosofiile de proiectare ale ambelor arhitecturi pentru a obține cele mai bune din ambele lumi. De exemplu, arhitectura x86 pe care o folosește AMD este în principal CISC, dar are un microcod pentru a converti instrucțiuni complexe în instrucțiuni reduse simple de tip RISC.

Deci, spre deosebire de procesoarele din secolul trecut, procesoarele moderne au evoluat dincolo de o simplă clasificare RISC sau CISC.

12 Programe și aplicații Windows inutile pe care ar trebui să le dezinstalați

Vă întrebați ce aplicații Windows 10 să dezinstalați? Iată câteva aplicații, programe și bloatware inutile pentru Windows 10 pe care ar trebui să le eliminați.

Citiți în continuare

Despre autor