Fördelar och nackdelar med RISC

Medan en datorprocessor är snabb och exakt kan den vanligtvis bara utföra en uppgift åt gången. En av de stora utmaningarna för alla datorsystem är att utarbeta den mest effektiva ordern för att utföra uppgifter. Reduced instruction set computing, eller RISC, är en strategi för att bestämma denna ordning, lite som att en människa har ett system för att hantera en att-göra-lista. RISC kan också stå för reducerad instruktionsuppsättning dator: det vill säga en dator som driver sin processor med hjälp av RISC-strategin.

En datorprocessor måste få veta exakt vad den ska göra genom en uppsättning instruktioner. Olika typer av instruktioner kräver att processorn använder olika transistorer och andra elektriska kretsdelar. Som ett resultat kräver en ökning av antalet eller variationen av instruktioner en mer komplicerad krets, tar längre tid att utföra, eller både och. RISC är utformad för att öka en dators effektivitet när det gäller att utfärda instruktioner.

IBM undersökte effektivitetsproblemet på 1970-talet. 1974 upptäckte John Cocke att 20 procent av instruktionerna som utfärdades till en processor var ansvariga för 80 procent av det arbete den gjorde. Det 20/80-förhållandet är vanligt i många olika situationer, inte bara i datorer, och är känt som Pareto-principen. IBM började utveckla en ny arkitektur, som är den grundläggande uppsättningen regler för hur delarna av en dator interagerar, för att dra fördel av Cockes upptäckt och effektivare använda instruktioner. Den släppte sin första dator med RISC-principerna 1980.

RISC är mer ett generellt tillvägagångssätt för datoranvändning än en specifik uppsättning regler, så olika RISC-baserade processorer och system kommer att fungera på olika sätt. RISC-system använder ofta ett särskilt tillvägagångssätt för register, som är tillfälligt lagringsutrymme på processorn för ännu snabbare åtkomst än att hämta data från en dators minne; RISC-baserade processorer använder allmänna register istället för att tilldela dem till specifika typer av data, vilket innebär att processorn kan byta register från uppgift till uppgift mer effektivt. RISC-system säkerställer ofta att datorn alltid utfärdar instruktioner i samma format, vilket sparar processorns arbete med att tolka exakt vad som menas. Där det är möjligt försöker RISC-baserade processorer utföra ett exakt antal instruktioner i varje klockcykel, vilket är en elektroniskt genererad tidssignal utformad för att hålla en dators handlingar på ett logiskt och synkroniserat sätt takt.

Sedan 1980-talet har RISC blivit ett nästan universellt tillvägagångssätt för datoranvändning: idag stationära datorer, mobila surfplattor och smartphones, och även många superdatorer använder processorer baserade på RISC principer. Termen har blivit så populär att tillvägagångssätten som användes innan RISC i efterhand har kallats för komplex instruktionsuppsättningsberäkning, eller CISC. Termerna är noggrant utvalda eftersom RISC-system inte nödvändigtvis innebär att ha färre instruktioner än CISC; skillnaden är ett smalare utbud av instruktioner, organiserade på ett enklare sätt.