Hvordan er RISC og CISC CPU'er forskellige?

Hvis du er en teknisk entusiast, har du måske hørt ordene Reduceret instruktionssætcomputer (RISC) og Complex instruktions sætcomputer (CISC). Og hvis du tilfældigvis kender en smule om computere, ved du måske også, at disse udtryk refererer til forskellige måder at designe en processor på.

For eksempel har ARM-processoren i din telefon en RISC-arkitektur. I modsætning hertil har x86-processoren på din computer et CISC-design.

Men hvad er forskellen mellem RISC og CISC? Lad os dykke lidt dybere og finde ud af det.

Hvad er et instruktionssæt?

Når vi taler om forskellige designprocesser (CPU) er en af ​​de ting, vi skal tale om, instruktionssættet.

Instruktionssættet for en CPU er det sæt af operationer, som en CPU kan udføre indbygget. Dette er de operationer, der er kodet i CPU'en på hardwareniveau. Dette sæt kan indeholde alt fra et par til tusindvis af instruktioner, afhængigt af CPU-designet.

Med andre ord kan en CPU ikke udføre nogen handlinger, der ligger uden for instruktionssættet, fordi den ikke har hardwaren til den.

Lad os bruge en analogi til at forstå dette bedre. Tag eksemplet på en pære. Producenten af ​​en pære har designet pæren til at konvertere elektricitet til lys. Og en pære kan gøre dette, fordi hardwaren understøtter det indbygget.

I det væsentlige kan en pære kun konvertere elektricitet til lys og intet andet.

Tilsvarende er instruktionssættet for en CPU det sæt af operationer, som CPU'ens hardware muliggør. For eksempel har næsten alle CPU'er en "Move" instruktion i deres instruktions sæt. Instruktionen "Flyt" tager nogle data fra et kildelagerplads og flytter det til et destinationslagerplads.

Når en CPU har brug for at flytte nogle data, ved den nøjagtigt, hvordan man gør det, fordi hardwaren er designet omkring den.

Kort sagt indeholder et instruktions sæt alle de operationer, som en CPU understøtter på hardwareniveau.

Hvordan fungerer en CPU?

En CPU er en labyrint af elektriske kredsløb. Disse elektriske kredsløb er designet på en bestemt måde for at give CPU'en sit oprindelige instruktions sæt. Så det ved kun, hvordan man udfører operationerne i et instruktions sæt, da det har kredsløb til at gøre dette.

For at få CPU'en til at udføre en bestemt operation udløses kredsløbet, der svarer til den operation, gennem et elektrisk signal. Og når et kredsløb er udløst, udfører CPU den rutine, der er forbundet med dette kredsløb.

For at få CPU'en til at udføre komplekse operationer som at sende en tweet, skyder softwareprogrammer millioner af elektriske signaler hvert sekund, hver målrettet mod en specifik instruktion fra instruktionssættet til CPU.

Det er her, begrebet RIS og CIS kommer ind.

Hvad er RISC?

Som navnet antyder, har en RISC-baseret CPU et forenklet sæt operationer. Disse forenklede instruktioner opnår enkle mål og tager kun en cyklus at gennemføre.

Og fordi RISC har enkle instruktioner, behøver CPU'en ikke at have komplekse kredsløb for at udføre disse instruktioner. Dette er også grunden til, at RISC-design er hardware-vist, billigere at implementere.

Relaterede: Hvorfor er min telefon langsommere end min pc? Smartphone vs. Desktophastigheder forklaret

For at forstå en RISC CPU mere detaljeret, lad os se på designprincipperne for RISC-baserede CPU'er.

For det første gennemfører RISC-CPU'er hver instruktion i en enkelt cyklus.

For det andet udfører RISC-CPU'er kun operationer på data, der er gemt i registre. Dette skyldes, at en af ​​de vigtigste flaskehalse ved en CPUs evne til at udføre opgaver er den enorme uoverensstemmelse mellem CPU-hastighed og hovedhukommelseshastigheden. Hovedhukommelsen er super langsom sammenlignet med en CPU.

Relaterede: En hurtig og beskidt guide til RAM: Hvad du behøver at vide

Så hvis en CPU skal bruge data, der er gemt i hovedhukommelsen, flasker den enheden, og processen vil være langsom. I et RISC-design indlæses og lagres dataene i registre på CPU'en, fordi registre er meget tættere på CPU-hastighed end hovedhukommelsen.

For det tredje er RISC-instruktioner enkle nok til, at der ikke er noget lag af fortolkende mikrokode til at oversætte instruktionerne til enklere former.

Og endelig understøtter RISC-design rørledninger til at udføre dele af flere instruktioner på samme tid. Fordi RISC-design-CPU'er har højere urhastigheder, er de usædvanligt hurtige. Rørledning er en måde at udnytte denne hastighed på og udføre dele af flere instruktioner for ekstra effektivitet.

Lang historie kort, RISC-CPU'er har enkle instruktioner, højere klokkehastigheder, effektiv rørledningsstruktur, load-store-drift på registre og kan udføre instruktioner i en cyklus.

Hvad er CISC?

CISC er det modsatte af RISC på næsten alle nøgleområder. Næsten alle desktopchips har et CISC-design.

For det første er CISC-designinstruktioner komplekse og kræver derfor et lag med mikrokode for at oversætte til simplex-instruktioner.

For det andet kan CISC-instruktioner tage flere CPU-cyklusser at udføre.

For det tredje er rørledning ikke så effektiv i CISC, og det er endnu sværere at implementere på grund af CISC-instruktionernes komplekse karakter.

Kort sagt kan CPU'er med CISC-arkitektur udføre mange operationer i en kompleks instruktion. Men instruktionen tager flere cyklusser at gennemføre, er sværere at bruge i rørledningen, og det kræver en masse kredsløb på CPU'en.

RISC vs. CISC: Nøgleforskelle

Hovedforskellen mellem RISC og CISC er den type instruktioner, de udfører.

RISC-instruktioner er enkle, udfører kun en operation, og en CPU kan udføre dem i en cyklus.

CISC instruktioner, på den anden side, pakke i en masse operationer. Så CPU'en kan ikke udføre dem i en cyklus.

Instruktioner er også grunden til, at RISC-CPU'er understøtter rørledning fra start og CISC-CPU'er har en sværere tid med det. Med RISC er instruktionerne enkle nok til at de kan udføres i dele. Dette er sværere at gøre med CISC på grund af instruktionernes komplekse karakter.

Dernæst, i modsætning til RISC, kan CISC-instruktioner arbejde direkte fra RAM. Så der er ikke behov for at udføre separate belastnings- / lageroperationer i CISC-design.

Endelig er hardwarekravene til et CISC-design højere end kravene til et RISC-design, da CISC kræver komplekse instruktioner, der skal indbygges i CPU-hardware. I det væsentlige, hvad CISC opnår med hardware, har RISC til formål at opnå med softwaren.

Dette er grunden til, at programmer, der er målrettet mod en CISC-arkitektur, har færre kodelinjer, fordi instruktionerne selv håndterer mange operationer.

Der er fordele og ulemper ved både RISC og CISC

Ingen moderne processor er helt baseret på hverken RISC eller CISC. Moderne processorer inkorporerer designfilosofierne fra begge arkitekturer for at opnå det bedste fra begge verdener. For eksempel er den x86-arkitektur, som AMD bruger, primært CISC, men har en mikrokode til at konvertere komplekse instruktioner til enkle RISC-lignende reducerede instruktioner.

Så i modsætning til processerne i det forrige århundrede har moderne CPU'er udviklet sig ud over en simpel RISC- eller CISC-klassifikation.

12 unødvendige Windows-programmer og apps, du skal afinstallere

Gad vide, hvilke Windows 10-apps der skal afinstalleres? Her er flere unødvendige Windows 10-apps, programmer og bloatware, du skal fjerne.

Læs Næste

Om forfatteren