Преимущества и недостатки RISC

Хотя процессор компьютера быстрый и точный, он обычно может выполнять только одну задачу за раз. Одна из самых сложных задач для любой компьютерной системы - выработать наиболее эффективный порядок 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 означать компьютер с сокращенным набором команд: то есть компьютер, который управляет своим процессором, используя стратегию RISC.

Процессору компьютера нужно точно сказать, что делать, с помощью набора инструкций. Различные типы инструкций требуют, чтобы процессор использовал разные транзисторы и другие части электрических схем. В результате увеличение количества или разнообразия инструкций требует более сложной схемы, требует больше времени для выполнения или того и другого. RISC разработан для повышения эффективности компьютера при выдаче инструкций.

IBM исследовала проблему эффективности в 1970-х годах. В 1974 году Джон Кок обнаружил, что 20 процентов инструкций, выдаваемых процессору, отвечают за 80 процентов выполняемой им работы. Это соотношение 20/80 часто встречается во многих различных ситуациях, не только в вычислениях, и известно как принцип Парето. IBM начала разработку новой архитектуры, которая представляет собой базовый набор правил взаимодействия частей компьютера, чтобы воспользоваться открытием Кока и более эффективно использовать инструкции. Он выпустил свой первый компьютер, использующий принципы RISC в 1980 году.

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 пространство для хранения на процессоре для 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 переключать регистры от задачи к задаче более эффективно. Системы RISC часто гарантируют, что компьютер всегда выдает инструкции в одном и том же формате, экономя работу процессора при интерпретации именно того, что имеется в виду. По возможности, процессоры на основе RISC стараются выполнять точное количество инструкций за каждый такт, т.е. генерируемый электроникой сигнал времени, предназначенный для того, чтобы действия компьютера происходили в логическом и синхронизированном виде шаг.

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 RISC принципы. Этот термин стал настолько популярным, что подходы, использовавшиеся до RISC, были ретроспективно названы вычислениями с комплексными наборами команд или CISC. Термины выбираются тщательно, потому что системы RISC не обязательно требуют меньшего количества инструкций, чем CISC; разница в более узком диапазоне инструкций, организованных в более простой форме.