Преимущества и недостатки RISC
Хотя компьютерный процессор работает быстро и точно, он обычно может выполнять только одну задачу за раз. Одной из больших проблем для любой компьютерной системы является разработка наиболее эффективного порядка выполнения задач. Вычисления с сокращенным набором команд, или RISC, — это стратегия для определения этого порядка, немного похожая на человека, имеющего систему для управления списком дел. RISC также может обозначать компьютер с сокращенным набором команд, то есть компьютер, который управляет своим процессором, используя стратегию RISC.
Причина RISC
Компьютерному процессору нужно точно сказать, что делать, с помощью набора инструкций. Различные типы инструкций требуют, чтобы процессор использовал разные транзисторы и другие части электрической схемы. В результате увеличение количества или разнообразия инструкций требует более сложной схемы, требует больше времени для выполнения или и того, и другого. RISC предназначен для повышения эффективности компьютера при выдаче инструкций.
Принципы RISC
IBM исследовала проблему эффективности в 1970-х годах. В 1974 году Джон Кок обнаружил, что 20 % инструкций, отдаваемых процессору, отвечают за 80 % выполняемой им работы. Это соотношение 20/80 распространено во многих различных ситуациях, не только в вычислениях, и известно как принцип Парето. IBM приступила к разработке новой архитектуры, которая представляет собой базовый набор правил взаимодействия частей компьютера, чтобы воспользоваться открытием Кока и более эффективно использовать инструкции. В 1980 году компания выпустила свой первый компьютер, использующий принципы RISC.
Ключевые изменения RISC
RISC — это скорее общий подход к вычислениям, чем конкретный набор правил, поэтому разные процессоры и системы на основе RISC будут работать по-разному. Системы RISC часто используют особый подход к регистрам, которые представляют собой временное хранилище на процессоре для еще более быстрого доступа, чем получение данных из памяти компьютера; Процессоры на основе RISC используют регистры общего назначения, а не назначают их конкретным типам данных, что означает, что процессор может более эффективно переключать регистры от задачи к задаче. Системы RISC часто гарантируют, что компьютер всегда выдает инструкции в одном и том же формате, экономя работу процессора при интерпретации того, что именно имеется в виду. Везде, где это возможно, процессоры на основе RISC пытаются выполнять точное количество инструкций за каждый тактовый цикл, который представляет собой сигнал времени, генерируемый электронным способом, предназначенный для поддержания действий компьютера в логическом и синхронизированном темпе.
RISC сегодня
С 1980-х годов RISC стал почти универсальным подходом к вычислениям:сегодня настольные компьютеры, мобильные планшеты и смартфоны и даже многие суперкомпьютеры используют процессоры, основанные на принципах RISC. Этот термин стал настолько популярным, что подходы, использовавшиеся до RISC, были ретроспективно названы вычислениями со сложным набором команд или CISC. Термины выбраны тщательно, потому что системы RISC не обязательно предполагают наличие меньшего количества инструкций, чем CISC; разница заключается в более узком наборе инструкций, организованных более простым способом.