Reduced instruction set computing

RISC (angl. reduced instruction set computing -- obchislennia zi skorochenim naborom komand) -- arkhitektura protsesoriv zi skorochenim naborom komand. Takozh vidoma iak <>, pozaiak sistema komand takoyi arkhitekturi ne vkliuchaie arifmetiko-logichnikh operatsii z operandami u pam'iati. Dlia bud'-iakogo obroblennia danikh yikh spochatku slid zavantazhiti (angl. load) v registr, vikonati neobkhidni operatsiyi, a todi zberegti (angl. store) nazad u pam'iat'.

Naividomishi predstavniki: ARC^[en], Alpha, Am29000^[en], ARM, AVR, Blackfin^[en], i860, i960, M88000^[en], MIPS, PA-RISC, Power Architecture^[en] (vkliuchaiuchi PowerPC), RISC-V, SuperH, ta SPARC.

Osnovnimi risami RISC arkhitekturi ie:

• mala kil'kist' komand;
• odnakova dovzhina vsikh komand;
• mala kil'kist' riznikh formativ komand;
• vidsutnist' komand, iaki pratsiuiut' z operandami v pam'iati (za vikliuchenniam komand zavantazhennia ta zberezhennia);
• mala kil'kist' aparatno pidtrimuvanikh tipiv danikh;
• velika kil'kist' identichnikh registriv zagal'nogo priznachennia.

Poshtovkhom dlia rozrobki RISC arkhitekturi stalo te, shcho togochasni (seredina 1970-kh) kompiliatori ne vikoristovuvali bil'shist' komand iz naboru CISC ta ne mogli skoristatisia perevagami bagat'okh tipiv skladnoyi adresatsiyi. Vikonannia skladnikh instruktsii CISC vimagalo bagat'okh protsesornikh taktiv, a realizatsiia riznikh tipiv adresuvannia ta instruktsii, shcho realizovuiut' visokorivnevi operatsiyi, zaimala bil'shist' ploshchi protsesornogo kristalu ta maizhe ne vikoristovuvalas'.

RISC-protsesori vvazhaiut'sia shvidshimi ta bil'sh ekonomichnimi, nizh CISC.^[1]

V ranni chasi komp'iuternoyi industriyi programi stvoriuvalis' movoiu asemblera. Take programuvannia vimagalo potuzhnikh instruktsii, shcho realizuiut' chasto vzhivani visokorivnevi algoritmi. Tomu rozrobniki protsesoriv namagalis' vmistiti v svii produkt iakomoga bil'she instruktsii, shcho vikonuiut' maksimal'nu kil'kist' roboti. Takozh do instruktsii stavilis' vimogi po zruchnosti vikoristannia ta universal'nosti. V kozhnii instruktsiyi rozrobniki namagalisia realizuvati vsi mozhlivi tipi adresatsiyi, tobto instruktsiyi mogli odnakovo pratsiuvati z operandami, iaki znakhodiat'sia iak v pam'iati tak i v registrakh chi bezposeredn'o zakodovanikh v instruktsiyi. Real'no vvedennia takoyi universal'nosti prizvodilo do togo, shcho kozhna diia mala v protsesori dekil'ka realizatsii, rozrakhovanikh na rizni tipi adresuvannia. Krim togo, v ti chasi pam'iat' bula duzhe dorogoiu, tomu instruktsiyi zi zminnoiu dovzhinoiu, shcho odnochasno vikonuiut' zavantazhennia operandiv ta obchislennia, buli vigidni z tochki zoru zmenshennia rozmiru programi.

Takozh protsesori mali duzhe malu kil'kist' registriv. Tse bulo obumovleno dvoma prichinami:

• rozmishchennia na kristali dodatkovikh registriv bulo nadto dorogim;
• vvedennia dodatkovikh registriv vimagalo b rozshirennia formatu instruktsiyi, shchob vmistiti dovshi spetsifikatori registriv.

Na protivagu RISC, vishchezaznachenu arkhitekturu nazivaiut' CISC (angl. Complex Instruction Set Computing).

Riad naukovikh doslidzhen' seredini 1970-kh rokiv doviv, shcho togochasni kompiliatori ne vikoristovuvali perevagi skladnoyi adresatsiyi, a takozh te, shcho bil'shist' protsesoriv mali nadlishkovii nabir instruktsii. Takozh bulo dovedeno, shcho v bagat'okh vipadkakh skladni instruktsiyi vikonuvalis' povil'nishe, nizh analogichnii po funktsional'nosti nabir prostishikh instruktsii. Vidomim prikladom ts'omu bula instruktsiia INDEX komp'iutera VAX, iaka vikonuvalas' povil'nishe za yiyi realizatsiiu na bazi tsiklu (ale pri ts'omu vona zaimala menshe mistsia u pam'iati, shcho bulo vazhlivo v ti chasi). Takozh, skladni instruktsiyi menshe pidliagali optimizatsiyi pid konkretnu zadachu (napriklad, zamina mnozhennia ta dilennia operatsiiami zsuvu).

Metoiu stvorennia RISC-arkhitekturi buli taki potrebi:

• zmenshennia naboru komand dlia zbil'shennia dodatkovoyi ploshchi na kristali, de mozhna rozmistiti kesh abo registri;
• privedennia vsikh komand do odnakovogo rozmiru ta podibnogo formatu. Tse dalo b mozhlivist' konveierizatsiyi;
• v ideali, vsi komandi mali vikonuvatis' za odin takt.

• ARM -- protsesori danoyi arkhitekturi naibil'she zastosovuiut'sia u vbudovuvanikh i mobil'nikh pristroiakh (prikladi pristroyiv: smartfoni, plansheti, avtomobil'ni informatsiino-rozvazhal'ni sistemi). Arkhitektura ARM Cortex dozvoliaie masshtabuvannia vid naiprostishikh 32-rozriadnikh mikrokontroleriv (seriia M0) do universal'nikh 64-rozriadnikh protsesoriv (napriklad, seriyi A7x). ARM zustrichaiet'sia v chislennikh mobil'nikh pristroiakh, takikh iak:
  • Apple iPod, iPhone, MacBook (na bazi protsesora Apple M1) toshcho;
  • Palm, PocketPC ta smartfoni (Intel XScale, Samsung SC32442 -- ARM9);
  • Nintendo Game Boy Advance (ARM7), DS (ARM7, ARM9);
  • Sony Network Walkman (na bazi Sony in-house ARM);
  • mobil'ni telefoni maizhe vsikh virobnikiv, smartfoni, plansheti;
  • Deiaki noutbuki (Chromebook, okremi modeli seriyi Yoga kompaniyi Lenovo);
• MIPS, zastosovuiut'sia u bil'shosti komp'iuteriv SGI, PlayStation, PlayStation 2, Nintendo 64, PlayStation Portable.
• IBM ta Freescale (ranishe Motorola SPS) Power Architecture^[en], vikoristovuiet'sia u vsikh superkomp'iuterakh, serverakh ta robochikh stantsiiakh IBM seredn'ogo rivnia, v Apple Macintosh na bazi Power PC (v minulomu), v Nintendo Gamecube ta Wii, Microsoft Xbox 360 ta Sony PlayStation 3, ta v bagat'okh vbudovanikh realizatsiiakh, takikh iak printeri ta avtomobili.
• RISC-V
• Sun SPARC
• Hewlett-Packard PA-RISC, takozh vidomii iak HP/PA (virobnitstvo zupineno).
• DEC Alpha.
• Protsesor XAP vikoristovuiet'sia v bagat'okh bezprovidnikh (Bluetooth, wifi) kontrolerakh.
• Hitachi SuperH, shiroko vikoristovuvavsia v Sega Super 32X, Saturn ta Dreamcast.
• Atmel AVR vikoristovuiet'sia v riznikh pristroiakh vid manipuliatoriv Xbox do avtomobiliv.

• CISC
• ZISC

• Akronimi
• Arkhitektura komp'iutera
• Protsesori

• Statti bez dzherel z liutogo 2020
• Usi statti bez dzherel