Лекция: Недостатки CISC архитектуры
§ высокая стоимость аппаратной части;
§ сложности с распараллеливанием вычислений.
Методика построения системы комманд CISC противоположна другой методике — RISC. Различие этих концепций состоит в методах программирования, а не в реальной архитектуре процессора. Практически все современные процессоры эмулируют наборы команд как RISC так и CISC типа.
В рабочих станциях, серверах среднего звена и персональных компьютерах используются процессоры с CISC. Наиболее распространенная архитектура команд процессоров мобильных уcтройств — SOC и мэйнфреймов — RISC. В микроконтроллерах различных устройств RISC используется в подавляющем большинстве случаев.
1.2.-RISC (Reduced Instruction Set Computing) — вычисления с сокращённым набором команд.
Это философия проектировки процессоров, которая во главу ставит следующий принцип: более компактные и простые инструкции выполняются быстрее. Простая архитектура позволяет как удешевить процессор, так и поднять тактовую частоту. Многие ранние RISC-процессоры даже не имели команд умножения и деления.
Идея создания RISC процессоров пришла после того, как в 1970-х годах ученые из IBM обнаружили, что многие из функциональных особенностей традиционных CPU игнорировались программистами. Следующее открытие заключалось в том, что некоторые сложные операции были медленнее, чем те же действия, выполняемые набором простых команд.
Микропроцессоры типа RISC содержат только набор простых, чаще всего встречающихся в программах команд. При необходимости выполнения более сложных команд в микропроцессоре производится их автоматическая сборка из простых. В этих МП все простые команды имеют один размер и на выполнение каждой из них тратится один машинный такт (на выполнение даже самой короткой команды из системы CISC обычно тратится четыре такта).
Один из первых МП типа RISC — ARM (на его основе был создан ПК IBM PC RT): 32 разрядный МП, имеющий 118 различных команд.
Современные 64-разрядные RISC МП выпускаются многими фирмами: Apple (Power PC), IBM (PPC), DEC (Alpha), HP (PA), Sun (Ultra SPARC) и т. д.
Микропроцессоры Power PC(Performance Optimized With Enhanced PC) весьма перспективны и уже сейчас широко применяются в машинах-серверах и в ПК типа Macintosh. Микропроцессоры Power PC имеют тактовую частоту до 800 МГц, а микропроцессоры Alpha имеет модели с тактовой частотой 1800 МГц. Микропроцессоры типа RISC имеют очень высокое быстродействие, но программно не совместимы с CISC-процессорами: при выполнении программ, разработанных для ПК типа IBM PC, они могут лишь эмулировать (моделировать, имитировать) МП типа CISC на программном уровне, что приводит к резкому уменьшению их эффективной производительности.
Характерные особенности RISC-процессоров:
— фиксированная длина машинных инструкций (например, 32 бита) и простой формат команды.
— одна инструкция выполняет только одну операцию с памятью — чтение или запись. Операции вида «прочитать-изменить-записать» отсутствуют.
— большое количество регистров общего назначения (32 и более).