Hochschule Düsseldorf University of Applied Sciences HSD RISC &CISC

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Clemens Rosenberg
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1 HSD RISC &CISC

2 CISC - Complex Instruction Set Computer - Annahme: größerer Befehlssatz und komplexere Befehlen höhere Leistungsfähigkeit - Möglichst wenige Zeilen verwendet, um Aufgaben auszuführen - Großer Umfang an Befehlen - Kleiner Umfang an Registern

3 - Dekoder teilt Maschinenbefehl in Adressierungsart, Adressen und Register auf - Mikrocode wird an Nanoprozessor geschickt - Codes werden der Reihe nach ausgeführt - Andere Anwendungen müssen warten - CPU wird ausgebremst

4 Vorteile: - Komfortabel zu programmieren - Kurze Programme - Einfache Fehlerbehandlung Nachteile: - Benötigt viel Speicherplatz für Befehlssatz und Adressierungsarten - Komplexes Mikroprogramm-Steuerwerk nötig - Unübersichtlicher Befehlsvorrat

5 RISC - Reduced Instruction Set Computer - Studie: 80% aller Berechnungen nutzen nur 20% des Befehlumfangs - Ziel: pro Takt einen Maschinenbefehl vollständig ausführen - Wenige, notwendige Befehle - Befehle fest im Steuerwerk verdrahtet - Einheitliches Format für Befehle - Müssen nicht dekodiert werden können schneller geladen werden

6 RISC Eigenschaften von RISC-Prozessoren nach D. Tabak: 1) Weniger als 50 Maschinenbefehle 2) Weniger als 4 Adressierungsarten 3) Weniger als 4 Befehlsformate 4) Speicherzugriffe nur über LOAD/STORE-Befehle 5) Mehr als 32 Prozessor-Register 6) Festverdrahtetes Steuerwerk für Maschinenbefehle 7) Befehlspipeline 8) Optimierende Compiler

7 Pipelining: - Mehrere Maschinenbefehle werden gleichzeitig ausgeführt Phase 1: Befehl wird geholt IF = Instruction Fetch Phase 2: Befehl wird dekodiert ID = Instruction Decoding Phase 3: Befehl wird ausgeführt EX = Execution Phase 4: Ergebnisse werden gespeichert WB = Write Back

8 Vorteile: - Direkte Befehls-Dekorierung kein aufwendiges Mikroprogramm- Steuerwerk - Übersichtlicher Befehlsvorrat - Großer physikalischer Adressraum - Parallele Verarbeitung von Befehlen durch Pipelining Nachteile: - Mehr Maschinenbefehle für bestimmte Aufgaben benötigt deutlich längere Programmtexte - Schlechte Nutzung des Speicherplatzes

9 Vergleich

10 Zeit Programm = Zeit Zyklus Zyklen Befehl Befehle Programm CISC: Befehle/Programm minimiert, dafür höhere Anzahl Zyklen/Befehl RISC: weniger Zyklen/Befehl auf Kosten von mehr Befehlen/Programm

11 BEISPIEL CISC: - Ein Befehl: MULT 2:3, 5:2 - Keine zusätzlichen Funktionen zum Laden und Speichern - Register werden nach Berechnung gelöscht

12 RISC: LOAD A, 2:3 LOAD B, 5:2 PROD A,B STORE 2:3, A - Register werden bis zum nächsten Gebraucht nicht gelöscht - Beide Programme benötigen 4 Taktzyklen

13 Quellen: Technische Informatik H.Liebig, T. Flik, P. Rechenberg, A. Reinefeld, H. Mössenböck

14 Klausurfragen: 1.) Aufgrund welcher Erkenntnis wurden RISC-Prozessoren als Alternative zu CISC entwickelt? 2.) Nennen Sie jeweils 3 Vor- und Nachteile von CISC-Prozessoren 3.) Nennen Sie mind. 2 Eigenschaften von RISC-Prozessoren, die zu einem schnelleren Ausführen von Befehlen beitragen

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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