Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του RISC

Ενώ ένας επεξεργαστής υπολογιστή είναι γρήγορος και ακριβής, συνήθως μπορεί να εκτελέσει μόνο μία εργασία τη φορά. Μία από τις μεγάλες προκλήσεις για κάθε σύστημα υπολογιστών είναι η επεξεργασία της πιο αποτελεσματικής σειράς για την εκτέλεση εργασιών. Ο υπολογισμός του μειωμένου συνόλου εντολών, ή RISC, είναι μια στρατηγική για να αποφασίσετε αυτήν τη σειρά, λίγο σαν ένας άνθρωπος που έχει ένα σύστημα για τη διαχείριση μιας λίστας υποχρεώσεων. Το RISC μπορεί επίσης να σημαίνει υπολογιστής μειωμένου συνόλου εντολών: δηλαδή, ένας υπολογιστής που χειρίζεται τον επεξεργαστή του χρησιμοποιώντας τη στρατηγική RISC.

Ένας επεξεργαστής υπολογιστή πρέπει να ενημερωθεί ακριβώς τι πρέπει να κάνει μέσω ενός συνόλου οδηγιών. Διαφορετικοί τύποι οδηγιών απαιτούν από τον επεξεργαστή να χρησιμοποιεί διαφορετικά τρανζίστορ και άλλα μέρη ηλεκτρικού κυκλώματος. Ως αποτέλεσμα, η αύξηση του αριθμού ή της ποικιλίας των εντολών απαιτεί ένα πιο περίπλοκο κύκλωμα, χρειάζεται περισσότερο χρόνο για να πραγματοποιηθεί ή και τα δύο. Το RISC έχει σχεδιαστεί για να αυξάνει την αποτελεσματικότητα ενός υπολογιστή στην έκδοση οδηγιών.

Η IBM ερεύνησε το πρόβλημα της απόδοσης τη δεκαετία του 1970. Το 1974 ο John Cocke ανακάλυψε ότι το 20 τοις εκατό των οδηγιών που εκδίδονταν σε έναν επεξεργαστή ήταν υπεύθυνο για το 80 τοις εκατό της εργασίας που έκανε. Αυτή η αναλογία 20/80 είναι κοινή σε πολλές διαφορετικές καταστάσεις, όχι μόνο στους υπολογιστές, και είναι γνωστή ως Αρχή Pareto. Η IBM άρχισε να αναπτύσσει μια νέα αρχιτεκτονική, η οποία είναι το βασικό σύνολο κανόνων για το πώς αλληλεπιδρούν τα μέρη ενός υπολογιστή, για να εκμεταλλευτεί την ανακάλυψη του Cocke και να κάνει πιο αποτελεσματική χρήση των οδηγιών. Κυκλοφόρησε τον πρώτο της υπολογιστή χρησιμοποιώντας τις αρχές RISC το 1980.

Το RISC είναι περισσότερο μια γενική προσέγγιση στον υπολογισμό παρά ένα συγκεκριμένο σύνολο κανόνων, επομένως διαφορετικοί επεξεργαστές και συστήματα που βασίζονται σε RISC θα λειτουργούν με διαφορετικούς τρόπους. Τα συστήματα RISC χρησιμοποιούν συχνά μια συγκεκριμένη προσέγγιση στα μητρώα, τα οποία αποτελούν προσωρινό χώρο αποθήκευσης στον επεξεργαστή για ακόμη πιο γρήγορη πρόσβαση από τη λήψη δεδομένων από τη μνήμη ενός υπολογιστή. Οι επεξεργαστές που βασίζονται σε RISC χρησιμοποιούν καταχωρητές γενικού σκοπού αντί να τους αναθέτουν σε συγκεκριμένους τύπους δεδομένων, πράγμα που σημαίνει ότι ο επεξεργαστής μπορεί να εναλλάσσει καταχωρητές από εργασία σε εργασία πιο αποτελεσματικά. Τα συστήματα RISC συχνά διασφαλίζουν ότι ο υπολογιστής εκδίδει πάντα οδηγίες με την ίδια μορφή, εξοικονομώντας την εργασία του επεξεργαστή στην ερμηνεία ακριβώς του σκοπού. Όπου είναι δυνατόν, οι επεξεργαστές που βασίζονται σε RISC προσπαθούν να εκτελέσουν έναν ακριβή αριθμό εντολών σε κάθε κύκλο ρολογιού, ο οποίος είναι ένα ηλεκτρονικά παραγόμενο σήμα χρόνου που έχει σχεδιαστεί για να διατηρεί τις ενέργειες ενός υπολογιστή σε λογική και συγχρονισμένη βήμα.

Από τη δεκαετία του 1980, το RISC έχει γίνει μια σχεδόν καθολική προσέγγιση στους υπολογιστές: σήμερα οι επιτραπέζιοι υπολογιστές, φορητές ταμπλέτες και smartphone, ακόμη και πολλοί υπερυπολογιστές χρησιμοποιούν επεξεργαστές που βασίζονται στο RISC αρχές. Ο όρος έχει γίνει τόσο δημοφιλής που οι προσεγγίσεις που χρησιμοποιήθηκαν πριν από το RISC ονομάστηκαν αναδρομικά σύνθετη πληροφορική συνόλων εντολών ή CISC. Οι όροι επιλέγονται προσεκτικά επειδή τα συστήματα RISC δεν συνεπάγονται απαραίτητα λιγότερες οδηγίες από το CISC. η διαφορά είναι ένα στενότερο εύρος εντολών, οργανωμένων με απλούστερο τρόπο.