Kuidas erinevad RISC ja CISC protsessorid?

Kui olete tehnikahuviline, võite olla kuulnud sõnu Reduced Instruction Set Computer (RISC) ja Complex Instruction Set Computer (CISC). Ja kui juhtumisi teate arvutitest üsna palju, võite ka teada, et need terminid viitavad protsessori kujundamise erinevatele viisidele.

Näiteks on teie telefoni ARM-protsessoril RISC-arhitektuur. Seevastu teie arvuti x86 protsessoril on CISC disain.

Kuid mis vahe on RISC-l ja CISC-l? Süveneme veidi sügavamale ja saame teada.

Mis on juhiste komplekt?

Alati, kui räägime erinevatest keskseadmete (CPU) kujundustest, on üks asi, millest peame rääkima, käsukomplekt.

Keskprotsessori käskude komplekt on operatsioonide kogum, mida protsessor saab loomulikult teha. Need on protsessorid, mis on kodeeritud keskseadmesse riistvaratasandil. See komplekt võib sõltuvalt protsessori ülesehitusest sisaldada üksikuid juhiseid kuni tuhandeid.

Teisisõnu, CPU ei saa teha ühtegi toimingut, mis jääb väljapoole tema käskude komplekti, kuna sellel pole riistvara.

Kasutame selle paremaks mõistmiseks analoogiat. Võtke näiteks lambipirn. Lambipirni tootja on kujundanud elektripirni muundamiseks valguseks. Ja lambipirn saab seda teha, kuna riistvara toetab seda loomupäraselt.

Sisuliselt saab lambipirn muundada elektrit ainult valguseks ja mitte millekski muuks.

Samamoodi on protsessori käskude komplekt operatsioonide komplekt, mida protsessori riistvara võimaldab. Näiteks on peaaegu kõigi protsessorite käsukomplektis käsk „Move“. Käsk „Teisalda“ võtab osa allika salvestusruumist ja teisaldab selle sihtkoha salvestusruumi.

Alati, kui protsessoril on vaja mingeid andmeid teisaldada, teab ta täpselt, kuidas seda teha, kuna riistvara on selle ümber loodud.

Lühidalt, käskude komplekt sisaldab kõiki neid toiminguid, mida protsessor riistvaratasandil toetab.

Kuidas protsessor töötab?

CPU on elektriskeemide rägastik. Need elektrilised vooluahelad on loodud teatud viisil, et anda protsessorile natiivne käsustik. Niisiis, ta teab ainult, kuidas toiminguid käskude komplektis teha, kuna tal on selleks skeem.

CPU teatud toimingu sooritamiseks käivitatakse sellele toimingule vastav vooluahel elektrilise signaali kaudu. Ja kui vooluring on käivitatud, täidab protsessor selle vooluringiga seotud rutiini.

Selleks, et panna protsessor tegema keerukaid toiminguid, näiteks saatma säutsu, käivitavad tarkvaraprogrammid miljoneid elektrisignaalid iga sekundi järel, igaüks suunates konkreetse käsu PROTSESSOR.

Siit tuleb jõeteabeteenuste ja SRÜ kontseptsioon.

Mis on RISC?

Nagu nimigi ütleb, on RISC-põhisel protsessoril lihtsustatud operatsioonide komplekt. Need lihtsustatud juhised saavutavad lihtsad eesmärgid ja nende täitmiseks kulub ainult üks tsükkel.

Kuna RISC-l on lihtsad juhised, ei pea protsessoril olema nende juhiste täitmiseks keerukat vooluringi. Seetõttu on RISC-i disainilahendused riistvaraliselt odavamad rakendamiseks.

Seotud: Miks on mu telefon aeglasem kui minu arvuti? Nutitelefon vs. Töölaua kiirused on selgitatud

RISC-protsessori üksikasjalikumaks mõistmiseks vaatame RISC-põhiste protsessorite kujunduspõhimõtteid.

Esiteks täidavad RISC-protsessorid kõik käsud ühes tsüklis.

Teiseks teostavad RISC-protsessorid toiminguid ainult registritesse salvestatud andmetega. Selle põhjuseks on asjaolu, et protsessori võimete ülesannete täitmise üks peamisi kitsaskohti on protsessori kiiruse ja põhimälukiiruse tohutu ebakõla. Põhimälu on protsessoriga võrreldes üliaeglane.

Seotud: Kiire ja määrdunud RAM-i juhend: mida peate teadma

Niisiis, kui protsessor peab kasutama põhimällu salvestatud andmeid, teeb see seadmele kitsaskohti ja protsess oleks aeglane. RISC-i kujunduses laaditakse andmed ja salvestatakse protsessori registritesse, kuna registrid on protsessori kiirusele palju lähemal kui põhimälu.

Kolmandaks on RISC-i käsud piisavalt lihtsad, et juhiste lihtsamateks vormideks tõlkimiseks puudub kiht tõlgendavat mikrokoodi.

Ja lõpuks, RISC kavandab tugijuhtme, et täita korraga mitme käsu osi. Kuna RISC-disainiga protsessorite taktsagedus on suurem, on need erakordselt kiired. Torustik on viis selle kiiruse ärakasutamiseks ja suurema tõhususe saavutamiseks mitme juhise osade täitmiseks.

Lühidalt öeldes on RISC-protsessoritel lihtsad juhised, suurem taktsagedus, tõhus torujuhtme struktuur, registrite laadimissalvestus ja nad saavad käske täita ühe tsükliga.

Mis on CISC?

CISC on RISC-le vastupidine peaaegu kõigis võtmevaldkondades. Peaaegu kõik töölaua kiibid on CISC-kujundusega.

Esiteks on CISC-i disainijuhised keerukad ja seetõttu vajavad nad mikrokoodikihi tõlkimist simplex-juhisteks.

Teiseks võivad CISC-i juhiste täitmiseks kuluda mitu protsessori tsüklit.

Kolmandaks pole torujuhtmete paigaldamine CISC-s nii tõhus ja seda on veelgi raskem rakendada CISC-i juhiste keerukuse tõttu.

Lühidalt öeldes suudavad CISC-arhitektuuriga protsessorid ühe keeruka juhisena teha palju toiminguid. Kuid juhise täitmiseks kulub mitu tsüklit, seda on raskem torujuhtmete abil kasutada ja see nõuab protsessorilt palju vooluringe.

RISC vs. CISC: peamised erinevused

Peamine erinevus RISC ja CISC vahel on nende käskude tüüp.

RISC-i käsud on lihtsad, sooritavad ainult ühe toimingu ja protsessor saab neid täita ühes tsüklis.

CISC-i juhised pakivad seevastu hulga toiminguid. Seega ei saa protsessor neid ühe tsükliga käivitada.

Juhised on ka põhjus, miks RISC-protsessorid toetavad käiku minekut ja CISC-i protsessoritel on sellega raskem. RISC-i puhul on juhised piisavalt lihtsad, et neid saaks täita osade kaupa. CISC-ga on seda raskem teha juhiste keerukuse tõttu.

Järgmisena võivad erinevalt RISC-ist töötada CISC-i käsud otse RAM-ist. Niisiis, CISC-i kujunduses pole vaja eraldi laadimis- / salvestustoiminguid teha.

Lõpuks on CISC-i disaini riistvaranõuded kõrgemad kui RISC-i jaoks, kuna CISC nõuab keskseadme riistvarasse sisseehitatud keerulisi juhiseid. Põhimõtteliselt, mida CISC riistvaraga saavutab, püüab RISC saavutada tarkvaraga.

Seetõttu on CISC-arhitektuuri sihtivatel programmidel vähem koodiridu, kuna juhised ise töötavad paljude toimingutega.

Nii RISC-l kui ka CISC-l on eeliseid ja puudusi

Ükski kaasaegne protsessor ei põhine täielikult ei RISC-l ega CISC-l. Kaasaegsed protsessorid ühendavad mõlema arhitektuuri disainifilosoofiad, et saavutada mõlema maailma parimad küljed. Näiteks AMD kasutatav x86 arhitektuur on peamiselt CISC, kuid sellel on mikrokood keerukate käskude teisendamiseks lihtsateks RISC-laadseteks vähendatud käskudeks.

Niisiis, erinevalt eelmise sajandi protsessoritest, on tänapäevased protsessorid arenenud kaugemale lihtsast RISC või CISC klassifikatsioonist.

12 mittevajalikku Windowsi programmi ja rakendust, mille peaksite desinstallima

Ei tea, millised Windows 10 rakendused desinstallida? Siin on mitu mittevajalikku Windows 10 rakendust, programmi ja turvatarkvara, mille peaksite eemaldama.

Loe edasi

Autori kohta