Home-theater-designers
Ak ste technologický nadšenec, možno ste už počuli slová počítač RISC (Reduced Instruction Set Computer) a počítač CISC (Complex Instruction Set Computer). A keby ste náhodou vedeli trochu o počítačoch, mohli by ste tiež vedieť, že tieto pojmy sa týkajú rôznych spôsobov navrhovania procesora.
ako kopírovať súbory z jedného disku Google na druhý
Napríklad procesor ARM vo vašom telefóne má architektúru RISC. Naproti tomu procesor x86 vo vašom počítači má prevedenie CISC.
Aký je však rozdiel medzi RISC a CISC? Poďme sa ponoriť trochu hlbšie a zistiť.
Čo je to inštrukčná sada?
Kedykoľvek hovoríme o rôznych prevedeniach centrálnej procesorovej jednotky (CPU), jednou z vecí, o ktorých musíme hovoriť, je sada inštrukcií.
Súbor inštrukcií CPU je množina operácií, ktoré môže CPU vykonávať natívne. Toto sú operácie, ktoré sú zakódované v CPU na hardvérovej úrovni. Táto sada môže obsahovať niekoľko až tisíce pokynov v závislosti od konštrukcie procesora.
Inými slovami, CPU nemôže vykonávať žiadnu operáciu, ktorá je mimo jeho sady inštrukcií, pretože na to nemá hardvér.
Aby sme to lepšie pochopili, použijeme analógiu. Vezmite si príklad na žiarovke. Výrobca žiarovky navrhol žiarovku na premenu elektriny na svetlo. A žiarovka to dokáže, pretože hardvér to natívne podporuje.
V zásade môže žiarovka premeniť elektrinu iba na svetlo a nič iné.
Podobne je sada inštrukcií CPU súborom operácií, ktoré hardvér CPU umožňuje. Napríklad takmer všetky CPU majú vo svojej inštrukčnej rade inštrukciu Move. Inštrukcia Presunúť vezme niektoré údaje zo zdrojového úložného priestoru a presunie ich do cieľového úložného priestoru.
Kedykoľvek CPU potrebuje presunúť nejaké údaje, presne vie, ako to urobiť, pretože hardvér bol navrhnutý okolo neho.
Stručne povedané, súbor inštrukcií obsahuje všetky tie operácie, ktoré CPU podporuje na hardvérovej úrovni.
Ako funguje CPU?
CPU je bludisko elektrických obvodov. Tieto elektrické obvody sú navrhnuté určitým spôsobom tak, aby poskytovali CPU jeho natívnu sadu inštrukcií. Vie teda iba, ako vykonávať operácie v súbore inštrukcií, pretože na to má obvody.
Aby CPU vykonal určitú operáciu, obvody zodpovedajúce tejto operácii sa spustia prostredníctvom elektrického signálu. A akonáhle je obvod spustený, CPU vykoná rutinu spojenú s týmto obvodom.
Aby procesor mohol vykonávať komplexné operácie, ako je odosielanie tweetov, softvérové programy každú sekundu odpália milióny elektrických signálov, z ktorých každý sa zameriava na konkrétnu inštrukciu zo sady inštrukcií CPU.
Tu nastupuje koncept RIS a CIS.
Čo je to RISC?
Ako naznačuje názov, CPU na báze RISC má zjednodušený súbor operácií. Tieto zjednodušené pokyny dosahujú jednoduché ciele a dokončenie trvá iba jeden cyklus.
A pretože RISC má jednoduché pokyny, procesor nemusí mať na vykonanie týchto pokynov zložité obvody. To je tiež dôvod, prečo sú návrhy RISC z hľadiska hardvéru lacnejšie na implementáciu.
Súvisiace články: Prečo je môj telefón pomalší ako môj počítač? Vysvetlenie rýchlostí smartphonu vs. pracovnej plochy
Aby sme lepšie porozumeli CPU RISC, pozrime sa na princípy návrhu CPU na báze RISC.
Po prvé, procesory RISC dokončia každú inštrukciu v jednom cykle.
Za druhé, procesory RISC vykonávajú iba operácie s údajmi uloženými v registroch. Dôvodom je to, že jednou z hlavných prekážok schopnosti CPU vykonávať úlohy je obrovský nesúlad medzi rýchlosťou CPU a rýchlosťou pamäte. Hlavná pamäť je v porovnaní s CPU veľmi pomalá.
Súvisiace: Rýchly a špinavý sprievodca pamäťou RAM: Čo potrebujete vedieť
Ak teda CPU musí používať údaje uložené v hlavnej pamäti, zúži výkon jednotky a proces by bol pomalý. V dizajne RISC sa údaje načítajú a ukladajú do registrov na CPU, pretože registre sú oveľa bližšie k rýchlosti procesora ako k hlavnej pamäti.
Po tretie, pokyny RISC sú dostatočne jednoduché na to, že neexistuje žiadna vrstva interpretačného mikrokódu, ktorá by prekladala pokyny do jednoduchších foriem.
A nakoniec, návrhy RISC podporujú pipeline na vykonávanie častí viacerých inštrukcií súčasne. Pretože procesory s dizajnom RISC majú vyššie takty, sú mimoriadne rýchle. Potrubie je spôsob, ako využiť túto rýchlosť a vykonávať časti viacerých pokynov pre zvýšenie účinnosti.
Stručne povedané, CPU RISC majú jednoduché inštrukcie, vyššie takty, efektívnu štruktúru potrubia, prevádzku ukladania záťaže v registroch a môžu vykonávať pokyny v jednom cykle.
Čo je to CISC?
CISC je opakom RISC takmer vo všetkých kľúčových oblastiach. Takmer všetky desktopové čipy majú dizajn CISC.
Po prvé, pokyny pre návrh CISC sú zložité, a preto vyžadujú vrstvu mikrokódu na preklad do simplexových pokynov.
Za druhé, inštrukcii CISC môže trvať vykonanie viacerých cyklov CPU.
Po tretie, potrubie nie je v CISC také efektívne a jeho implementácia je ešte ťažšia kvôli komplexnej povahe pokynov CISC.
Stručne povedané, CPU s architektúrou CISC môžu vykonávať veľa operácií v rámci jednej komplexnej inštrukcie. Dokončenie inštrukcie však trvá niekoľko cyklov, ťažšie sa používa pri potrubí a vyžaduje veľa obvodov na CPU.
RISC vs. CISC: kľúčové rozdiely
Hlavným rozdielom medzi RISC a CISC je typ pokynov, ktoré vykonávajú.
Pokyny RISC sú jednoduché, vykonávajú iba jednu operáciu a procesor CPU ich môže vykonať v jednom cykle.
Pokyny CISC sa na druhej strane balia do mnohých operácií. CPU ich teda nemôže vykonať v jednom cykle.
Pokyny sú tiež dôvodom, prečo CPU RISC podporujú pipeline od začiatku a CPU CISC to majú ťažšie. S RISC sú pokyny dostatočne jednoduché na to, aby ich bolo možné vykonať po častiach. To je ťažšie vykonať s CISC kvôli komplexnej povahe pokynov.
Ďalej, na rozdiel od RISC, môžu pokyny CISC fungovať priamo z pamäte RAM. Pri návrhu CISC teda nie je potrebné vykonávať samostatné operácie načítania/ukladania.
Nakoniec hardvérové požiadavky na návrh CISC sú vyššie ako na návrh RISC, pretože CISC vyžaduje, aby boli do hardvéru CPU zabudované zložité pokyny. V podstate to, čo CISC dosahuje s hardvérom, sa RISC snaží dosiahnuť so softvérom.
To je dôvod, prečo programy zacielené na architektúru CISC majú menej riadkov kódu, pretože samotné pokyny zvládajú mnoho operácií.
RISC aj CISC majú svoje výhody a nevýhody
Žiadny moderný procesor nie je založený výlučne na RISC alebo CISC. Moderné procesory zahŕňajú filozofiu dizajnu oboch architektúr, aby dosiahli to najlepšie z oboch svetov. Napríklad architektúra x86, ktorú AMD používa, je predovšetkým CISC, ale má mikrokód na prevod komplexných pokynov na jednoduché redukované pokyny podobné RISC.
Na rozdiel od procesorov minulého storočia sa teda moderné CPU vyvinuli za hranice jednoduchej klasifikácie RISC alebo CISC.
zdieľam zdieľam Tweet E -mail Canon vs. Nikon: Ktorá značka fotoaparátu je lepšia?Canon a Nikon sú dve najväčšie mená v kamerovom priemysle. Ale ktorá značka ponúka lepšiu radu fotoaparátov a objektívov?
Čítajte ďalej Súvisiace témy- Technológia vysvetlená
- CPU
- Hardvérové tipy
- Počítačové tipy
Fawad je nezávislý spisovateľ na plný úväzok. Miluje technológie a jedlo. Keď nejedí alebo nepíše o Windows, hrá buď videohry, alebo sníva o cestovaní.
Viac od Fawada Murtazuprihlásiť sa ku odberu noviniek
Pripojte sa k nášmu bulletinu a získajte technické tipy, recenzie, bezplatné elektronické knihy a exkluzívne ponuky!
Kliknutím sem sa prihlásite na odber