Po čemu se razlikuju RISC i CISC procesori?

Ako ste tehnološki zaljubljenik, možda ste čuli riječi Računalo s smanjenim naputkom (RISC) i Složeno računalo s napucima (CISC). A ako slučajno znate ponešto o računalima, možda ćete također znati da se ti pojmovi odnose na različite načine dizajniranja procesora.

Na primjer, ARM procesor u vašem telefonu ima RISC arhitekturu. Suprotno tome, x86 procesor na vašem računalu ima CISC dizajn.

Ali koja je razlika između RISC i CISC? Udubimo se malo dublje i saznajmo.

Što je set uputa?

Kad god govorimo o različitim dizajnom središnje procesorske jedinice (CPU), jedna od stvari o kojoj moramo razgovarati je skup uputa.

Skup uputa CPU-a skup je operacija koje CPU može izvoditi nativno. To su operacije koje su kodirane u CPU-u na hardverskoj razini. Ovaj set može sadržavati od nekoliko do tisuće uputa, ovisno o dizajnu CPU-a.

Drugim riječima, CPU ne može izvesti nijednu operaciju koja je izvan njegovog skupa uputa, jer za to nema hardver.

Upotrijebimo analogiju da to bolje razumijemo. Uzmimo primjer žarulje. Proizvođač žarulje dizajnirao je žarulju za pretvaranje električne energije u svjetlost. A žarulja to može učiniti, jer hardver to izvorno podržava.

U osnovi, žarulja može samo pretvoriti električnu energiju u svjetlost i ništa drugo.

Slično tome, set uputa CPU-a skup je operacija koje hardver CPU-a omogućuje. Na primjer, gotovo svi CPU imaju upute "Premjesti" u svom skupu uputa. Uputa "Premjesti" uzima neke podatke iz izvornog prostora za pohranu i premješta ih u odredišni prostor za pohranu.

Kad god CPU treba premjestiti neke podatke, on točno zna kako to učiniti jer je hardver dizajniran oko njega.

Ukratko, set uputa sadrži sve one radnje koje CPU podržava na hardverskoj razini.

Kako CPU radi?

CPU je labirint električnih krugova. Ti su električni krugovi dizajnirani na određeni način kako bi CPU dali svoj izvorni set uputa. Dakle, zna samo izvoditi operacije u skupu instrukcija, jer ima sklop za to.

Da bi CPU izvršio određenu operaciju, sklop koji odgovara toj operaciji aktivira se električnim signalom. A nakon što se krug pokrene, CPU izvodi rutinu povezanu s tim krugom.

Kako bi CPU izvodio složene operacije poput slanja tweetova, softverski programi otpuštaju milijune električne signale svake sekunde, svaki ciljajući određenu uputu iz skupa uputa CPU.

Tu dolazi koncept RIS-a i CIS-a.

Što je RISC?

Kao što i samo ime govori, CPU zasnovan na RISC-u ima pojednostavljeni skup operacija. Ove pojednostavljene upute postižu jednostavne ciljeve i treba im samo jedan ciklus.

A budući da RISC ima jednostavne upute, CPU ne treba imati složene sklopove za izvršavanje ovih uputa. To je također razlog zašto su RISC dizajni hardverski jeftiniji za primjenu.

Povezano: Zašto je moj telefon sporiji od računala? Pametni telefon vs. Objašnjene brzine radne površine

Da bismo detaljnije razumjeli RISC CPU, pogledajmo principe dizajna CPU-a temeljenih na RISC-u.

Prvo, RISC procesori dovršavaju svaku uputu u jednom ciklusu.

Drugo, RISC CPU izvode samo operacije nad podacima pohranjenim u registrima. To je zato što je jedno od glavnih uskih grla u sposobnosti CPU-a da izvršava zadatke ogromna neusklađenost između brzine CPU-a i brzine glavne memorije. Glavna memorija je super spora u usporedbi s CPU-om.

Povezano: Kratki i prljavi vodič za RAM: što trebate znati

Dakle, ako CPU mora koristiti podatke pohranjene u glavnoj memoriji, usko će stvoriti jedinicu i postupak će biti spor. U RISC dizajnu, podaci se učitavaju i pohranjuju u registre na CPU-u, jer su registri mnogo bliži brzini procesora od glavne memorije.

Treće, RISC upute su dovoljno jednostavne da ne postoji sloj interpretativnog mikrokoda koji bi upute preveo u jednostavnije oblike.

I na kraju, RISC dizajnira potporu cjevovodima za istodobno izvršavanje dijelova više uputa. Budući da procesori s dizajnom RISC imaju veće taktove, izuzetno su brzi. Cjevovod je način da iskoristite ovu brzinu i izvršite dijelove višestrukih uputa za dodatnu učinkovitost.

Ukratko, RISC CPU imaju jednostavne upute, veće taktove, učinkovitu strukturu cjevovoda, rad skladišta na registrima i mogu izvršavati upute u jednom ciklusu.

Što je CISC?

CISC je suprotnost RISC-u u gotovo svim ključnim područjima. Gotovo svi stolni čipovi imaju CISC dizajn.

Prvo, CISC upute za dizajn su složene i stoga zahtijevaju sloj mikrokoda za prevođenje u simplex upute.

Drugo, za izvršavanje CISC uputa može biti potrebno više ciklusa procesora.

Treće od svega, cjevovod nije toliko učinkovit u CISC-u, a još je teži za provedbu zbog složene prirode CISC-ovih uputa.

Ukratko, CPU s CISC arhitekturom mogu izvesti puno operacija u jednoj složenoj uputi. No, uputa traje više ciklusa, teže je koristiti za cjevovod i zahtijeva puno sklopova na CPU-u.

RISC vs. CISC: Ključne razlike

Glavna razlika između RISC i CISC je vrsta uputa koje izvršavaju.

RISC upute su jednostavne, izvode samo jednu operaciju, a CPU ih može izvršiti u jednom ciklusu.

CISC upute, s druge strane, spakiraju hrpu operacija. Dakle, CPU ih ne može izvršiti u jednom ciklusu.

Upute su također razlog zašto RISC CPU podržavaju cjevovod od samog početka, a CISC CPU teže podnosi. S RISC-om upute su dovoljno jednostavne da se mogu izvršavati u dijelovima. To je teže učiniti sa CISC-om zbog složene prirode uputa.

Dalje, za razliku od RISC-a, CISC upute mogu raditi izravno iz RAM-a. Dakle, nema potrebe za izvođenjem odvojenih operacija utovara / skladištenja u CISC dizajnu.

Napokon, hardverski zahtjevi za CISC dizajn veći su od zahtjeva za RISC dizajnom, budući da CISC zahtijeva složene upute za ugradnju u CPU hardver. U osnovi, ono što CISC postiže hardverom, RISC želi postići softverom.

Zbog toga programi koji ciljaju CISC arhitekturu imaju manje redaka koda jer same upute obrađuju mnoge operacije.

I RISC i CISC imaju prednosti i nedostatke

Nijedan moderni procesor nije u potpunosti zasnovan ni na RISC ni na CISC. Moderni procesori uključuju filozofiju dizajna obje arhitekture kako bi postigli najbolje iz oba svijeta. Na primjer, arhitektura x86 koju AMD koristi prvenstveno je CISC, ali ima mikrokôd za pretvaranje složenih uputa u jednostavne smanjene upute nalik RISC-u.

Dakle, za razliku od procesora iz prošlog stoljeća, moderni CPU evoluirali su izvan jednostavne RISC ili CISC klasifikacije.

12 nepotrebnih Windows programa i aplikacija koje biste trebali deinstalirati

Pitate se koje Windows 10 aplikacije deinstalirati? Evo nekoliko nepotrebnih aplikacija, programa i bloatwarea za Windows 10 koje biste trebali ukloniti.

Pročitajte Dalje

O autoru