Порівняльна характеристика RISC та СISC архітектури

Аналіз коду програм, що генерується компіляторами мов високого рівня, показав, що найчастіше використовується тільки обмежений набір

простих команд форматів " регістр, регістр → регістр" і " регістр↔ пам'ять".

Компілятори не в змозі ефективно використовувати складні команди. Це

 

спостереження сприяло формуванню концепції процесорів з скороченим

набором команд, так званих RISC-процесорів (RISC - Reduced Instruction Set

Computer).

Дейв Паттерсон і Карло Секуін сформулювали 4 основних принципи

побудови RISC-процесорів:

1. Будь-яка операція повинна виконуватися за один такт, незалежно від

її типу.

2. Система команд повинна містити мінімальну кількість найпростіших

інструкцій однакової довжини, що найбільш часто використовуються.

3. Операції обробки даних реалізуються тільки у форматі " регістр←

регістр" (операнди вибираються з оперативних регістрів процесора, і

результат операції записується також у регістр, а обмін між оперативними

регістрами й пам'яттю виконується тільки за допомогою команд

завантаження записи).

4. Склад системи команд повинен бути " зручний" для компіляції

операторів мов високого рівня.

Таким чином, RISC-процесори комп'ютерів зі скороченим набором

команд мають команди обробки типу " регістр ← регістр" і команди

збереження (store) і завантаження (load) типу " пам'ять ← регістр" і " регістр

← пам'ять" відповідно. Функціональні перетворення можуть виконуватися

лише над вмістом регістрів, а результат поміщається тільки в регістр.

Після відокремлення RISC-процесорів в окремий клас процесори з

традиційними наборами команд стали називатися " CISC-процесорами" (CISC

– Complicated Instruction Set Computer) з повним набором команд. Як

правило, в цих процесорах команди мають багато різних форматів і

вимагають для свого представлення різне число байтів пам'яті. Це обумовлює

визначення типу команди в ході її дешифрування при виконанні, що

ускладнює пристрій управління процесора і перешкоджає підвищенню

тактової частоти до рівня, досяжного в RISC-процесорах на тій же

елементній базі.

Мікропроцесори з класичною CISC - архітектурою реалізують на рівні

машинної мови комплексні набори команд різної складності (від простих,

характерних для мікропроцесора першого покоління, до складних,

характерних для 32-розрядних мікропроцесорів типу 80486, 68040 та ін.)

Лідером у цій галузі є фірма Intel і її клонмейкери, мікропроцесорами якої

комплектується більш 80% випускаються персональних комп'ютерів.

Мікропроцесори сімейства М60ххх фірми Motorola використовувалися в

персональних комп'ютерах типа Macintosh. Мікропроцесори цього сімейства

 

широко застосовуються також в пристроях управління, вбудованих в різні

прилади і системи: контрольну вимірювальну та зв'язкову апаратуру, лазерні

принтери та контролери дисководів, роботи і системи промислової

автоматики.

Мікропроцесори з RISC - архітектурою застосовуються, в основному, в

робочих станціях і потужних серверах. Широке застосування знаходять RISC

- мікропроцесори сімейств SPARC фірми Sun Microsystems і RxOOO фірми

MIPS Computer Systems. Останнім часом дуже активно впроваджуються в

різну апаратуру RISC - мікропроцесори сімейства PowerPC – спільна

розробка фірм IBM, Motorola і Apple Computers (альянс IMA). Процесори

PowerPC 7ХХ (G3), PowerPC 74XX (G4), PowerPC 970 (G5) являються

основою побудови персональних комп’ютерів iMac фірми Apple Computers.

Серед фірм, що випускають RISC-мікропроцесори, знаходяться також Intel,

Hewlett-Packard, Digital Equipment. Необхідно також відмітити трансп’ютери

– оригінальні RISC-мікропроцесори, що розроблені фірмою Inmos для

побудови мультипроцесорних систем.