ชุดคำสั่งหรือสถาปัตยกรรมชุดคำสั่งคือโครงสร้างของคอมพิวเตอร์ที่จัดเตรียมคำสั่งให้กับคอมพิวเตอร์เพื่อเป็นแนวทางให้คอมพิวเตอร์ประมวลผลการจัดการข้อมูล ชุดคำสั่งประกอบด้วยคำสั่งโหมดการกำหนดแอดเดรสชนิดข้อมูลดั้งเดิมรีจิสเตอร์ขัดจังหวะการจัดการข้อยกเว้นและสถาปัตยกรรมหน่วยความจำ ชุดคำสั่งสามารถจำลองได้ในซอฟต์แวร์โดยใช้ล่ามหรือติดตั้งไว้ในฮาร์ดแวร์ของโปรเซสเซอร์ สถาปัตยกรรมชุดคำสั่งถือได้ว่าเป็นขอบเขตระหว่างซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ การจำแนกประเภทของไมโครคอนโทรลเลอร์ และไมโครโปรเซสเซอร์สามารถทำได้โดยอาศัยสถาปัตยกรรมชุดคำสั่ง RISC และ CISC

ชุดคำสั่งของโปรเซสเซอร์

“วงจรบวกเต็ม 4 บิต ”

ชุดคำสั่งระบุการทำงานของโปรเซสเซอร์รวมถึงการดำเนินการที่โปรเซสเซอร์สนับสนุนกลไกการจัดเก็บของโปรเซสเซอร์และวิธีการคอมไพล์โปรแกรมไปยังโปรเซสเซอร์

RISC และ CISC คืออะไร?

RISC และ CISC สามารถขยายได้ดังนี้:

RISC หมายถึงคอมพิวเตอร์ชุดคำสั่งที่ลดลงและ
CISC แสดงถึงคอมพิวเตอร์ชุดคำสั่งที่ซับซ้อน

สถาปัตยกรรม RISC (Reduced Instruction Set Computer)

สถาปัตยกรรม RISC

สถาปัตยกรรมไมโครคอนโทรลเลอร์ ที่ใช้ชุดคำสั่งขนาดเล็กและเหมาะสมที่สุดเรียกว่า Reduced Instruction Set Computer หรือเรียกง่ายๆว่า RISC เรียกอีกอย่างว่าสถาปัตยกรรม LOAD / STORE

ในช่วงปลายทศวรรษ 1970 และต้นทศวรรษที่ 1980 โครงการ RISC ได้รับการพัฒนาโดยหลักจาก Stanford, UC-Berkley และ IBM ทีมวิจัยของ John Coke จาก IBM ได้พัฒนา RISC โดยลดจำนวนคำสั่งที่จำเป็นสำหรับการประมวลผลการคำนวณที่เร็วกว่า CISC สถาปัตยกรรม RISC เร็วกว่าและชิปที่จำเป็นสำหรับการผลิตสถาปัตยกรรม RISC นั้นมีราคาไม่แพงเมื่อเทียบกับสถาปัตยกรรม CISC

คุณสมบัติทั่วไปของสถาปัตยกรรม RISC

เทคนิคการวางท่อของ RISC ดำเนินการหลายส่วนหรือขั้นตอนของคำสั่งพร้อมกันเพื่อให้ทุกคำสั่งบน CPU ได้รับการปรับให้เหมาะสม ดังนั้นโปรเซสเซอร์ RISC จึงมี Clock ต่อหนึ่งคำสั่งของหนึ่งรอบและเรียกว่า One Cycle Execution
เพิ่มประสิทธิภาพ การใช้งานการลงทะเบียน ด้วยจำนวนการลงทะเบียนที่มากขึ้นใน RISC และสามารถป้องกันการโต้ตอบภายในหน่วยความจำได้มากขึ้น
โหมดการกำหนดแอดเดรสที่เรียบง่ายแม้กระทั่งการกำหนดแอดเดรสที่ซับซ้อนก็สามารถทำได้โดยใช้เลขคณิต และ / หรือการดำเนินการเชิงตรรกะ .
ช่วยลดความยุ่งยากในการออกแบบคอมไพเลอร์โดยใช้รีจิสเตอร์วัตถุประสงค์ทั่วไปที่เหมือนกันซึ่งอนุญาตให้ใช้รีจิสเตอร์ใด ๆ ในบริบทใดก็ได้
สำหรับการใช้งานรีจิสเตอร์และการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานท่อส่งจำเป็นต้องมีชุดคำสั่งที่ลดลง
จำนวนบิตที่ใช้สำหรับ opcode จะลดลง
โดยทั่วไปมีการลงทะเบียน 32 รายการขึ้นไปใน RISC

ข้อดีของสถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์ RISC

เนื่องจากชุดคำสั่งเล็ก ๆ ของ RISC คอมไพเลอร์ภาษาระดับสูงสามารถสร้างโค้ดที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
RISC ให้อิสระในการใช้พื้นที่ ไมโครโปรเซสเซอร์ เนื่องจากความเรียบง่าย
แทนที่จะใช้ Stack ตัวประมวลผล RISC หลายตัวใช้รีจิสเตอร์เพื่อส่งผ่านอาร์กิวเมนต์และเก็บตัวแปรโลคัล
ฟังก์ชัน RISC ใช้พารามิเตอร์เพียงไม่กี่พารามิเตอร์และโปรเซสเซอร์ RISC ไม่สามารถใช้คำสั่งการโทรได้ดังนั้นจึงใช้คำแนะนำที่มีความยาวคงที่ซึ่งง่ายต่อการไปป์ไลน์
ความเร็วของการดำเนินการสามารถขยายได้สูงสุดและสามารถลดเวลาในการดำเนินการได้
จำนวนรูปแบบคำสั่งน้อยมาก (น้อยกว่าสี่) คำสั่งไม่กี่คำ (ประมาณ 150) และโหมดกำหนดแอดเดรสไม่กี่ (น้อยกว่าสี่)

ข้อเสียของสถาปัตยกรรมตัวประมวลผล RISC

ด้วยความยาวของคำสั่งที่เพิ่มขึ้นความซับซ้อนจะเพิ่มขึ้นสำหรับโปรเซสเซอร์ RISC ในการดำเนินการเนื่องจากวงจรอักขระต่อคำสั่ง
ประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์ RISC ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับคอมไพเลอร์หรือโปรแกรมเมอร์เนื่องจากความรู้ของคอมไพเลอร์มีบทบาทสำคัญในขณะที่แปลงรหัส CISC เป็นรหัส RISC ดังนั้นคุณภาพของโค้ดที่สร้างขึ้นจึงขึ้นอยู่กับคอมไพเลอร์
ในขณะที่ปรับเปลี่ยนรหัส CISC เป็นรหัส RISC ซึ่งเรียกว่าเป็นการขยายรหัสจะเพิ่มขนาด และคุณภาพของการขยายโค้ดนี้จะขึ้นอยู่กับคอมไพเลอร์และชุดคำสั่งของเครื่องด้วย
แคชระดับแรกของโปรเซสเซอร์ RISC ยังเป็นข้อเสียของ RISC ซึ่งโปรเซสเซอร์เหล่านี้มีแคชหน่วยความจำขนาดใหญ่บนชิปเอง สำหรับการให้อาหารตามคำแนะนำพวกเขาต้องการมาก ระบบหน่วยความจำที่รวดเร็ว .

สถาปัตยกรรม CISC (คอมเพล็กซ์ชุดคำสั่งคอมพิวเตอร์)

จุดประสงค์หลักของสถาปัตยกรรมตัวประมวลผล CISC คือการทำงานให้เสร็จสมบูรณ์โดยใช้จำนวนบรรทัดการประกอบน้อยลง เพื่อจุดประสงค์นี้โปรเซสเซอร์ถูกสร้างขึ้นเพื่อดำเนินการหลายชุด คำสั่งที่ซับซ้อนเรียกอีกอย่างว่า MULT ซึ่งดำเนินการ ธนาคารหน่วยความจำ ของคอมพิวเตอร์โดยตรงโดยไม่ต้องทำให้คอมไพเลอร์ทำหน้าที่จัดเก็บและโหลด

“วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นพร้อมตัวกรองตัวเก็บประจุ ”

สถาปัตยกรรม CISC

“วิธีทำที่ชาร์จไร้สาย pdf ”

คุณสมบัติของสถาปัตยกรรม CISC

เพื่อลดความซับซ้อนของสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ CISC สนับสนุนไมโครโปรแกรมมิ่ง
CISC มีคำสั่งที่กำหนดไว้ล่วงหน้าจำนวนมากขึ้นซึ่งทำให้ภาษาระดับสูงง่ายต่อการออกแบบและนำไปใช้
CISC ประกอบด้วยจำนวนการลงทะเบียนน้อยกว่าและโหมดการกำหนดแอดเดรสจำนวนมากขึ้นโดยทั่วไปคือ 5 ถึง 20
โปรเซสเซอร์ CISC ใช้เวลาในการดำเนินการตามคำสั่งที่แตกต่างกันไป - รอบหลายนาฬิกา
เนื่องจากชุดคำสั่งที่ซับซ้อนของ CISC เทคนิคการวางท่อจึงทำได้ยากมาก
CISC ประกอบด้วยคำสั่งจำนวนมากขึ้นโดยทั่วไปคือ 100 ถึง 250
คำแนะนำพิเศษใช้น้อยมาก
ตัวดำเนินการในหน่วยความจำถูกจัดการโดยคำสั่ง

ข้อดีของสถาปัตยกรรม CISC

คำสั่งภาษาเครื่องแต่ละคำสั่งจะถูกจัดกลุ่มเป็นคำสั่งไมโครโค้ดและดำเนินการตามนั้นจากนั้นจะถูกเก็บไว้ในหน่วยความจำของโปรเซสเซอร์หลักซึ่งเรียกว่าการใช้งานไมโครโค้ด
เนื่องจากหน่วยความจำไมโครโค้ดเร็วกว่าหน่วยความจำหลักจึงสามารถใช้ชุดคำสั่งไมโครโค้ดได้โดยไม่ต้องลดความเร็วลงมากเมื่อใช้งานแบบใช้สายแบบแข็ง
ชุดคำสั่งใหม่ทั้งหมดสามารถจัดการได้โดยการปรับเปลี่ยนการออกแบบไมโครโปรแกรม
CISC จำนวนคำสั่งที่จำเป็นในการใช้งานโปรแกรมสามารถลดลงได้โดยการสร้างชุดคำสั่งที่สมบูรณ์และยังสามารถใช้หน่วยความจำหลักแบบช้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
เนื่องจากชุดคำสั่งพิเศษที่ประกอบด้วยคำแนะนำก่อนหน้านี้ทั้งหมดจึงทำให้การเข้ารหัสไมโครทำได้ง่าย

ข้อเสียของ CISC

ระยะเวลาของนาฬิกาที่ใช้ตามคำแนะนำที่แตกต่างกันจะแตกต่างกัน - ด้วยเหตุนี้ - ประสิทธิภาพของเครื่องจึงช้าลง
ความซับซ้อนของชุดคำสั่งและฮาร์ดแวร์ชิปเพิ่มขึ้นเนื่องจากโปรเซสเซอร์รุ่นใหม่ทุกตัวประกอบด้วยชุดย่อยของรุ่นก่อนหน้า
คำสั่งที่มีอยู่เพียง 20% เท่านั้นที่ใช้ในเหตุการณ์การเขียนโปรแกรมทั่วไปแม้ว่าจะมีคำสั่งพิเศษมากมายที่ไม่ได้ใช้บ่อยก็ตาม
รหัสเงื่อนไขถูกกำหนดโดยคำสั่ง CISC เป็นผลข้างเคียงของแต่ละคำสั่งซึ่งต้องใช้เวลาสำหรับการตั้งค่านี้และเนื่องจากคำสั่งที่ตามมาเปลี่ยนบิตโค้ดเงื่อนไขดังนั้นคอมไพเลอร์จึงต้องตรวจสอบบิตโค้ดเงื่อนไขก่อนที่จะเกิดเหตุการณ์นี้

RISC เทียบกับ CISC

โปรแกรมเมอร์สามารถป้องกันวงจรการสูญเสียได้โดยการลบรหัสที่ไม่จำเป็นออกใน RISC แต่ในขณะที่การใช้รหัส CISC จะนำไปสู่การสูญเสียรอบเนื่องจาก CISC ไม่มีประสิทธิภาพ
ใน RISC แต่ละคำสั่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อทำงานเล็ก ๆ เช่นเพื่อทำงานที่ซับซ้อนจะใช้คำสั่งขนาดเล็กหลายคำสั่งร่วมกันในขณะที่ต้องใช้คำสั่งเพียงไม่กี่คำสั่งในการทำงานเดียวกันโดยใช้ CISC เนื่องจากสามารถทำงานที่ซับซ้อนได้ เนื่องจากคำแนะนำคล้ายกับรหัสภาษาสูง
โดยทั่วไป CISC จะใช้สำหรับคอมพิวเตอร์ในขณะที่ RISC ใช้สำหรับสมาร์ทโฟนแท็บเล็ตและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ

รูปต่อไปนี้แสดงความแตกต่างเพิ่มเติมระหว่าง RISC และ CISC

RISC เทียบกับ CISC

ดังนั้นบทความนี้จะกล่าวถึงคุณลักษณะสถาปัตยกรรม RISC และ CISC ของข้อดีและข้อเสียของสถาปัตยกรรมตัวประมวลผล RISC และ CISC และข้อเสียของ RISC และ CISC และความแตกต่างระหว่างสถาปัตยกรรม RISC และ CISC ด้วยแนวคิดสั้น ๆ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับสถาปัตยกรรม RISC และ CISC โปรดโพสต์คำถามของคุณโดยการแสดงความคิดเห็นด้านล่าง

เครดิตภาพ: