Die Vor- und Nachteile von RISC

Obwohl ein Computerprozessor schnell und genau ist, kann er normalerweise nur eine Aufgabe gleichzeitig ausführen. Eine der großen Herausforderungen für jedes Computersystem besteht darin, die effizienteste Reihenfolge zur Ausführung von Aufgaben zu erarbeiten. Reduced Instruction Set Computing, oder RISC, ist eine Strategie, um diese Reihenfolge zu bestimmen, ähnlich wie ein Mensch ein System zum Verwalten einer To-Do-Liste hat. RISC kann auch für Computer mit reduziertem Befehlssatz stehen, also für einen Computer, der seinen Prozessor nach der RISC-Strategie betreibt.

Einem Computerprozessor muss durch eine Reihe von Anweisungen genau gesagt werden, was er tun soll. Verschiedene Arten von Befehlen erfordern, dass der Prozessor verschiedene Transistoren und andere elektrische Schaltungsteile verwendet. Als Ergebnis erfordert eine Zunahme der Anzahl oder Vielfalt von Befehlen eine kompliziertere Schaltung, dauert länger in der Ausführung oder beides. RISC wurde entwickelt, um die Effizienz eines Computers bei der Ausgabe von Anweisungen zu erhöhen.

IBM hat das Effizienzproblem in den 1970er Jahren erforscht. 1974 entdeckte John Cocke, dass 20 Prozent der Anweisungen, die einem Prozessor erteilt wurden, für 80 Prozent seiner Arbeit verantwortlich waren. Dieses 20/80-Verhältnis ist in vielen verschiedenen Situationen üblich, nicht nur im Computerbereich, und wird als Pareto-Prinzip bezeichnet. IBM begann mit der Entwicklung einer neuen Architektur, die die grundlegenden Regeln für die Interaktion der Teile eines Computers darstellt, um Cockes Entdeckung zu nutzen und Anweisungen effizienter zu nutzen. 1980 veröffentlichte das Unternehmen seinen ersten Computer nach den RISC-Prinzipien.

RISC ist eher ein allgemeiner Ansatz für die Datenverarbeitung als ein bestimmter Satz von Regeln, sodass verschiedene RISC-basierte Prozessoren und Systeme auf unterschiedliche Weise funktionieren. RISC-Systeme verwenden häufig einen bestimmten Ansatz für Register, bei denen es sich um temporären Speicherplatz auf dem Prozessor für einen noch schnelleren Zugriff als das Abrufen von Daten aus dem Speicher eines Computers handelt; RISC-basierte Prozessoren verwenden Mehrzweckregister, anstatt sie bestimmten Datentypen zuzuordnen, was bedeutet, dass der Prozessor Register effizienter von Aufgabe zu Aufgabe wechseln kann. RISC-Systeme stellen oft sicher, dass der Computer Anweisungen immer im gleichen Format ausgibt und spart dem Prozessor Arbeit bei der Interpretation genau, was gemeint ist. Wo immer möglich versuchen RISC-basierte Prozessoren, in jedem Taktzyklus eine exakte Anzahl von Befehlen auszuführen, d.h ein elektronisch erzeugtes Zeitsignal, das dafür ausgelegt ist, die Aktionen eines Computers logisch und synchron ablaufen zu lassen Tempo.

Seit den 1980er Jahren hat sich RISC zu einem nahezu universellen Computeransatz entwickelt: Heute sind Desktop-Computer, mobile Tablets und Smartphones und sogar viele Supercomputer verwenden Prozessoren, die auf dem RISC basieren Prinzipien. Der Begriff ist so populär geworden, dass die vor RISC verwendeten Ansätze retrospektiv als Complex Instruction Set Computing oder CISC bezeichnet wurden. Die Bedingungen werden sorgfältig ausgewählt, da RISC-Systeme nicht unbedingt weniger Anweisungen als CISC beinhalten; Der Unterschied besteht in einem engeren und einfacher organisierten Befehlsumfang.