Как лучшие предложения, хвост не застрял
RISC (компьютер с сокращенным набором команд) е CISC (комплексный набор инструкций) Компьютер) — это два основных типа процессорных архитектур. Они определяют количество и сложность инструкций, поддерживаемых чипом.
Snapdragon 820, процессор с архитектурой Arm, типа RISC (Изображение: Paulo Higa/)
RISC использует сокращенный набор инструкций и чаще всего встречается в таких архитектурах мобильных процессоров, как Arm. Архитектуры типа CISC, такие как x86, более распространены в ЦП для ПК и серверов. Затем откройте для себя основные различия между двумя архитектурными философиями.
В чем разница между архитектурами RISC и CISC?
| Архитектура | RISC (компьютер с сокращенным набором команд) | CISC (комплексный набор инструкций) Компьютер) |
|---|---|---|
| количество инструкций | Меньше | Больше |
| типы инструкций | Простой и оптимизированный | Сложный и специализированный |
| архитектурные наборы | Рука, PowerPC и RISC-V | x86, IA-64 и IBM Z |
| бренды процессоров | Qualcomm, Apple, MediaTek и Samsung | Intel и AMD |
| Примеры использования | Мобильные телефоны, планшеты, смарт-часы, роутеры, принтеры и клавиатуры | Настольные компьютеры, ноутбуки и серверы |
Что такое RISC-архитектура?
RISC (компьютер с сокращенным набором команд) Это тип архитектуры процессора, использующий простой набор инструкций в уменьшенном количестве и очень оптимизированный.
RISC-подобные архитектуры, такие как Arm, предназначены для выполнения большего количества инструкций за меньшее время. Поэтому программное обеспечение, скомпилированное для RISC, обычно имеет больше строк кода на низкоуровневом языке программирования, таком как ассемблер.
Поскольку инструкции в RISC проще, их можно более эффективно загружать в память и выполнять более предсказуемо. Целью RISC является выполнение каждой инструкции за один такт.
Как правило, архитектуры типа CISC обеспечивают более энергоэффективные процессоры, но за счет более низкой производительности в сложных операциях.
Какие архитектуры относятся к RISC-типу?
- Рука: созданный Acorn Computers в 1983 году и в настоящее время принадлежащий Arm Ltd., он наиболее популярен в мобильных устройствах, носимых устройствах и встроенных системах. Он известен своей энергоэффективностью и универсальностью для работы на оборудовании всех размеров, от гарнитур до больших серверов;
- РИСК-V: это архитектура с открытым исходным кодом, появившаяся в 2010 году в Калифорнийском университете в Беркли. Используемый в различных приложениях от микроконтроллеров до суперкомпьютеров, он не требует авторских отчислений и обладает высокой гибкостью;
- PowerPC: разработан альянсом AIM (Apple, IBM, Motorola) в 1991 году. Первоначально использовался в компьютерах Apple Mac, позже был принят во встроенных системах и игровых консолях, таких как Xbox 360 и Nintendo Wii;
- MIPS: был создан MIPS Technologies в 1985 году и используется в различных системах, включая видеоигры, маршрутизаторы и встроенные системы. Он известен своей эффективностью, модульной конструкцией и возможностью использования в образовании и исследованиях;
- СПАРК: Разработан Sun Microsystems в 1987 году, он использовался в серверах и рабочих станциях из-за его высокой масштабируемости.
Архитектуры типа RISC наиболее распространены в мобильных устройствах (Изображение: Darlan Helder/)
Что такое архитектура CISC?
CISC (комплексный набор инструкций) Компьютер) — это тип архитектуры процессора, использующий набор сложных инструкций в большом количестве и очень специализированных.
CISC-подобные архитектуры, такие как x86, предназначены для выполнения большего количества операций с меньшим количеством строк низкоуровневого кода. То есть, в то время как RISC может потребовать несколько инструкций для данной задачи, CISC может выполнить ту же работу с помощью одной инструкции.
Поскольку инструкции в CISC более сложны, они могут выполнять несколько низкоуровневых операций, таких как доступ к памяти, выполнение вычислений и логика обработки, все одновременно. Однако выполнение инструкции может занять несколько тактов.
Как правило, архитектуры типа CISC обеспечивают более высокую производительность процессоров, но за счет более высокого энергопотребления.
Какие архитектуры относятся к типу CISC?
- x86: создан Intel в 1978 году на 16-битном процессоре Intel 8086, используется в настольных компьютерах, ноутбуках и серверах. Это самая популярная архитектура домашних ПК, которая на протяжении десятилетий развивалась для поддержки как 32-разрядных, так и 64-разрядных инструкций;
- x86-64: также известная как amd64, была создана AMD в 1999 году. Это расширение архитектуры x86, поддерживающее 64-разрядные вычисления, обеспечивающее более высокую производительность и объем памяти при сохранении совместимости с устаревшим программным обеспечением. Реализация Intel также известна как Intel 64;
- ИА-64 (Итаниум): был создан HP и Intel в 2001 году для использования в высокопроизводительных серверах. Он основан на концепции явного параллельного выполнения (EPIC), которая повышает эффективность выполнения инструкций. Поскольку он не имеет обратной совместимости с x86, он не стал популярным на ПК;
- IBM Z: создан IBM, в основном используется на мейнфреймах. Его главная характеристика — высокая надежность и доступность, где Z означает «нулевое время простоя» (время простоя);
- Система/360: было создано в 1964 году первое семейство архитектур IBM, охватывающее широкий спектр приложений. Архитектура IBM Z по сей день обратно совместима с программами System/360;
- Моторола 68000: архитектура, созданная Motorola в 1979 году и использовавшаяся в ряде компьютеров, включая первый Apple Macintosh (Macintosh 128K) и видеоигру Sega Mega Drive.
Процессоры Intel имеют архитектуру x86 типа CISC (Изображение: Everton Favretto/)
Является ли CISC более сложным, чем RISC?
Архитектуры CISC, как правило, более сложны, чем архитектуры RISC, потому что они имеют более специализированный набор инструкций и большее количество. RISC, с другой стороны, обычно имеет более простые инструкции, которые могут быть выполнены за один такт.
Однако разница в сложности между CISC и RISC в наши дни является скорее теоретической, чем практической, поскольку архитектуры обоих типов значительно эволюционировали для удовлетворения конкретных потребностей.
Архитектура Arm, которая когда-то называлась Advanced RISC Machines, получила ряд расширений для повышения производительности в конкретных задачах, таких как обработка мультимедиа, криптография и виртуализация. Поэтому нельзя категорично утверждать, что она «проще», чем архитектуры типа CISC.
RISC потребляет меньше энергии, чем CISC?
Архитектуры RISC часто более энергоэффективны, чем CISC, потому что их операции потребляют меньше энергии на инструкцию.
Поскольку архитектура RISC-типа начинается с более простого набора инструкций, становится возможным разрабатывать микросхемы, потребляющие меньше энергии, для небольших устройств с батарейным питанием, таких как сотовые телефоны и ноутбуки. С другой стороны, серверные процессоры могут иметь архитектурные расширения для повышения производительности при выполнении определенных задач.
Также можно проектировать ЦП типа CISC с более низким TDP, то есть выделять меньше тепла и потреблять меньше энергии. Intel, например, даже выпускала процессоры Atom с архитектурой x86 для Android-смартфонов. Однако этот тип приложений, как правило, менее распространен в CISC.
RISC медленнее, чем CISC?
Не обязательно, потому что производительность процессора определяется такими факторами, как частота (тактовая частота), эффективность конвейера, объем кэш-памяти и производственный процесс (нм). Следовательно, процессор RISC может быть быстрее, чем CISC, и наоборот.
Как правило, процессоры RISC-типа используются в небольших устройствах, которые потребляют мало энергии и имеют более низкую производительность. Однако некоторые чипы RISC превзошли своих конкурентов CISC, например Apple Silicon. В тесте ТехноблогApple M1 был на 18,7% лучше, чем Intel Core i9.
Существуют ли другие типы, кроме RISC и CISC?
Хотя они мало используются, существуют и другие классификации для определения набора инструкций архитектуры:
- VLIW (очень длинное командное слово): это архитектура, позволяющая выполнять несколько операций параллельно, группируя их в одну очень длинную инструкцию. Каждая операция в инструкции VLIW может выполняться одновременно, что повышает производительность. Он используется в некоторых архитектурах DSP (процессор цифровых сигналов), а также в IA-64 от Itanium;
- MISC (компьютер с минимальным набором команд): имеет минимальный набор инструкций и проще, чем RISC. Цель состоит в том, чтобы свести к минимуму аппаратную сложность процессора, что может снизить стоимость и энергопотребление. Примером MISC является picoJava, дизайн чипа, который изначально запускает код Java;
- OISC (компьютер с одним набором инструкций): архитектура процессора, содержащая только одну инструкцию. Обычно используется в образовательных целях, так как не очень эффективен. Subleq — самый известный пример компьютера с одной командой;
- ZISC (компьютер с нулевым набором инструкций): это тип архитектуры, который не имеет никаких инструкций и работает на основе распознавания образов. Он используется в нейроморфных чипах, вдохновленных структурой нейронов человеческого мозга.