Az utasításkészlet vagy az utasításkészlet architektúrája a számítógép felépítése, amely parancsokat ad a számítógépnek, hogy irányítsa a számítógépet az adatkezelés feldolgozásához. Az utasításkészlet utasításokból, címzési módokból, natív adattípusokból, regiszterekből, megszakításokból, kivételkezelésekből és memória architektúrából áll. Az utasításkészlet tolmács segítségével szoftveresen utánozható, vagy beépíthető a processzor hardverébe. Az utasításkészlet-architektúra határnak tekinthető a szoftver és a hardver között. A mikrovezérlők osztályozása és a mikroprocesszorok a RISC és a CISC utasításkészlet architektúrája alapján végezhetők el.

A processzor utasításkészlete

“magyarázza el a generátor működését ”

Az utasításkészlet meghatározza a processzor funkcionalitását, beleértve a processzor által támogatott műveleteket, a processzor tárolási mechanizmusait és a programok processzorhoz történő fordításának módját.

Mi az a RISC és a CISC?

A RISC és CISC az alábbiak szerint bővíthető:

A RISC a csökkentett utasításkészlet-számítógépet és
A CISC a Komplex utasításkészlet számítógépet jelenti.

RISC (Reduced Instruction Set Computer) architektúra

RISC építészet

A mikrokontroller architektúra amely kis és nagyon optimalizált utasításkészletet használ, Redukált utasításkészlet-számítógépnek nevezik, vagy egyszerűen RISC-nek hívják. LOAD / STORE architektúrának is hívják.

Az 1970-es évek végén és az 1980-as évek elején a RISC projekteket elsősorban a Stanford, az UC-Berkley és az IBM fejlesztette ki. John Coke, az IBM kutatócsoportja úgy fejlesztette ki a RISC-t, hogy csökkentette a CISC-nél gyorsabb számítások feldolgozásához szükséges utasítások számát. A RISC architektúra gyorsabb, és a RISC architektúra gyártásához szükséges chipek is olcsóbbak a CISC architektúrához képest.

A RISC Architecture tipikus jellemzői

A RISC csővezeték-technikája az utasítások több részét vagy szakaszát hajtja végre egyszerre úgy, hogy a CPU-n minden utasítás optimalizálva legyen. Ennélfogva a RISC processzorok egy ciklusonként kapnak Órát utasításonként, és ezt hívják Egy ciklus végrehajtásnak.
Optimalizálja a regiszter használata a RISC több regisztrációjával és a memórián belüli több interakcióval megakadályozható.
Egyszerű címzési módok, akár összetett címzés is elvégezhető számtani alkalmazással ÉS / VAGY logikai műveletek .
Leegyszerűsíti a fordító tervezését azáltal, hogy azonos általános célú regisztereket használ, amelyek lehetővé teszik bármely regiszter használatát bármilyen kontextusban.
A regiszterek hatékony használatához és a csővezeték-használat optimalizálásához csökkentett utasításkészletre van szükség.
Csökken az opkódhoz használt bitek száma.
Általában 32 vagy több regiszter van a RISC-ben.

A RISC processzor architektúra előnyei

A RISC kis utasításkészlete miatt a magas szintű nyelvi fordítók hatékonyabb kódot tudnak előállítani.
A RISC lehetővé teszi a hely szabad használatát mikroprocesszorok egyszerűsége miatt.
A Stack használata helyett sok RISC processzor a regisztereket használja az argumentumok továbbítására és a helyi változók megtartására.
A RISC függvények csak néhány paramétert használnak, és a RISC processzorok nem használhatják a hívási utasításokat, ezért rögzített hosszúságú utasításokat használnak, amelyeket könnyen át lehet vezetni.
A művelet sebessége maximalizálható és a végrehajtás ideje minimalizálható.
Nagyon kevés számú utasításformátumra (négynél kevesebb), néhány utasításra (kb. 150) és néhány címzési módra (négynél kevesebb) van szükség.

A RISC processzor architektúrájának hátrányai

Az utasítások hosszának növekedésével a RISC processzorok végrehajtásának bonyolultsága növekszik az utasításonkénti karakterciklusa miatt.
A RISC processzorok teljesítménye leginkább a fordítótól vagy a programozótól függ, mivel a fordító ismereteinek nagy szerepe van, miközben a CISC kódot RISC kódokká konvertálják, így a létrehozott kód minősége a fordítótól függ.
A CISC kód átütemezése egy RISC kódra, amelyet kódbővítésnek nevezünk, növeli a méretet. És ennek a kódbővítésnek a minősége ismét a fordítótól és a gép utasításkészletétől is függ.
A RISC processzorok első szintű gyorsítótára szintén hátránya a RISC-nek, amelyben ezeknek a processzoroknak nagy memória gyorsítótárai vannak magában a chipben. Az utasítások etetéséhez nagyon szükségesek gyors memória rendszerek .

CISC (Complex Instruction Set Computer) architektúra

A CISC processzor-architektúra fő célja a feladat teljesítése kevesebb számú szerelősor használatával. Erre a célra a processzor egy sor művelet végrehajtására van felépítve. A komplex utasítást MULT-nak is nevezik, amely működik memória bankok közvetlenül a számítógépet, anélkül, hogy a fordítót tárolási és betöltési funkciók végrehajtására késztette volna.

“ne5532 aluláteresztő szűrő áramkör ”

CISC építészet

“háromfázisú motorvezérlő kapcsolási rajz ”

A CISC Architecture jellemzői

A számítógép architektúrájának egyszerűsítése érdekében a CISC támogatja a mikroprogramozást.
A CISC több előre definiált utasítással rendelkezik, ami megkönnyíti a magas szintű nyelvek tervezését és megvalósítását.
A CISC kevesebb regiszterből és több címzési módból áll, általában 5-20.
A CISC processzor változó ciklusidőt vesz igénybe az utasítások végrehajtásához - többórás ciklusok.
A CISC komplex utasításkészlete miatt a csővezeték technikája nagyon nehéz.
A CISC több utasításból áll, általában 100 és 250 között.
Különleges utasításokat nagyon ritkán alkalmaznak.
A memóriában lévő operandusokat utasítások kezelik.

A CISC architektúra előnyei

Minden egyes gépnyelvi utasítás egy mikrokód utasításra van csoportosítva, és ennek megfelelően végrehajtásra kerül, majd beépítve tároljuk a fő processzor memóriájában, amelyet mikrokód megvalósításnak nevezünk.
Mivel a mikrokód memória gyorsabb, mint a fő memória, a mikrokód utasításkészlet jelentős sebességcsökkentés nélkül megvalósítható a vezetékes megvalósításhoz képest.
A mikroprogramok módosításával teljesen új utasításkészlet kezelhető.
A CISC, a program végrehajtásához szükséges utasítások száma csökkenthető gazdag utasításkészletek felépítésével, és a lassú főmemória hatékonyabb felhasználására is ösztönözhető.
Az összes korábbi utasításból álló utasításhalmaz miatt ez megkönnyíti a mikrokódolást.

A CISC hátrányai

A különböző utasítások által elvárt óraidő ettől eltérően - a gép teljesítménye lelassul.
Az utasításkészlet bonyolultsága és a chip hardvere növekszik, mivel a processzor minden új verziója a korábbi generációk egy részhalmazából áll.
A meglévő utasítások csupán 20% -át használják egy tipikus programozási eseményben, annak ellenére, hogy számos speciális utasítás létezik, amelyeket nem is használnak gyakran.
A feltételes kódokat a CISC utasításai állítják be minden utasítás mellékhatásaként, amely időbe telik a beállításhoz - és mivel a következő utasítás megváltoztatja a feltételkód bitjeit -, ezért a fordítónak meg kell vizsgálnia a feltételkód bitjeit, mielőtt ez megtörténne.

RISC vs. CISC

A pazarlási ciklusokat a programozó megakadályozhatja, ha eltávolítja a felesleges kódot a RISC-ből, de a CISC kód használata közben a CISC hatástalansága miatt pazarlási ciklusokhoz vezet.
A RISC-ben minden utasítás egy kis feladat végrehajtására szolgál, így egy összetett feladat elvégzéséhez több kis utasítást együtt használnak, míg a CISC használatával csak néhány utasítás szükséges egyazon feladat elvégzéséhez - mivel képes összetett feladat végrehajtására mivel az utasítások hasonlóak egy nagy nyelvű kódhoz.
A CISC-t általában számítógépekhez, míg a RISC-t okos telefonokhoz, táblagépekhez és más elektronikus eszközökhöz használják.

A következő ábra több különbséget mutat a RISC és a CISC között

RISC vs. CISC

Így ez a cikk a RISC és a CISC processzorok RISC és CISC architektúrájának jellemzőiről ismerteti a RISC és a CISC architektúra előnyeit és hátrányait, valamint a RISC és a CISC architektúrák közötti különbségeket egy rövid gondolattal. A RISC és a CISC architektúrával kapcsolatos további információkért, kérjük, tegye meg kérdéseit az alábbi megjegyzésekkel.

Fotók: