HSD RISC &CISC
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
- 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
Vorteile: - Komfortabel zu programmieren - Kurze Programme - Einfache Fehlerbehandlung Nachteile: - Benötigt viel Speicherplatz für Befehlssatz und Adressierungsarten - Komplexes Mikroprogramm-Steuerwerk nötig - Unübersichtlicher Befehlsvorrat
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
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
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
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
Vergleich
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
BEISPIEL CISC: - Ein Befehl: MULT 2:3, 5:2 - Keine zusätzlichen Funktionen zum Laden und Speichern - Register werden nach Berechnung gelöscht
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
Quellen: Technische Informatik H.Liebig, T. Flik, P. Rechenberg, A. Reinefeld, H. Mössenböck https://www.bernd-leitenberger.de/cisc-risc.shtml https://www.elektronik-kompendium.de/sites/com/0412281.htm http://www.edgefxkits.com/blog/what-is-risc-and-cisc-architecture/ http://www.linux-related.de/studium/resys/zsmfsg_resys.pdf https://cs.stanford.edu/people/eroberts/courses/soco/projects/risc/risccisc/ http://www.informatik.uni-ulm.de/ni/lehre/ws01/ti2/folien/cisca2.pdf http://www.weblearn.hs-bremen.de/risse/rst/assign02/intel/risccisc.html
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
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!