The simplest way to examine the adv

The simplest way to examine the advantages and disadvantages of RISC architecture is by contrasting it with it's predecessor: CISC (Complex Instruction Set Computers) architecture.
Multiplying Two Numbers in Memory
On the right is a diagram representing the storage scheme for a generic computer. The main memory is divided into locations numbered from (row) 1: (column) 1 to (row) 6: (column) 4. The execution unit is responsible for carrying out all computations. However, the execution unit can only operate on data that has been loaded into one of the six registers (A, B, C, D, E, or F). Let's say we want to find the product of two numbers - one stored in location 2:3 and another stored in location 5:2 - and then store the product back in the location 2:3.

The CISC Approach
The primary goal of CISC architecture is to complete a task in as few lines of assembly as possible. This is achieved by building processor hardware that is capable of understanding and executing a series of operations. For this particular task, a CISC processor would come prepared with a specific instruction (we'll call it "MULT"). When executed, this instruction loads the two values into separate registers, multiplies the operands in the execution unit, and then stores the product in the appropriate register. Thus, the entire task of multiplying two numbers can be completed with one instruction:


MULT 2:3, 5:2
MULT is what is known as a "complex instruction." It operates directly on the computer's memory banks and does not require the programmer to explicitly call any loading or storing functions. It closely resembles a command in a higher level language. For instance, if we let "a" represent the value of 2:3 and "b" represent the value of 5:2, then this command is identical to the C statement "a = a * b."

One of the primary advantages of this system is that the compiler has to do very little work to translate a high-level language statement into assembly. Because the length of the code is relatively short, very little RAM is required to store instructions. The emphasis is put on building complex instructions directly into the hardware.

The RISC Approach
RISC processors only use simple instructions that can be executed within one clock cycle. Thus, the "MULT" command described above could be divided into three separate commands: "LOAD," which moves data from the memory bank to a register, "PROD," which finds the product of two operands located within the registers, and "STORE," which moves data from a register to the memory banks. In order to perform the exact series of steps described in the CISC approach, a programmer would need to code four lines of assembly:


LOAD A, 2:3
LOAD B, 5:2
PROD A, B
STORE 2:3, A
At first, this may seem like a much less efficient way of completing the operation. Because there are more lines of code, more RAM is needed to store the assembly level instructions. The compiler must also perform more work to convert a high-level language statement into code of this form.
CISC RISC
Emphasis on hardware Emphasis on software
Includes multi-clock
complex instructions Single-clock,
reduced instruction only
Memory-to-memory:
"LOAD" and "STORE"
incorporated in instructions Register to register:
"LOAD" and "STORE"
are independent instructions
Small code sizes,
high cycles per second Low cycles per second,
large code sizes
Transistors used for storing
complex instructions Spends more transistors
on memory registers However, the RISC strategy also brings some very important advantages. Because each instruction requires only one clock cycle to execute, the entire program will execute in approximately the same amount of time as the multi-cycle "MULT" command. These RISC "reduced instructions" require less transistors of hardware space than the complex instructions, leaving more room for general purpose registers. Because all of the instructions execute in a uniform amount of time (i.e. one clock), pipelining is possible.

Separating the "LOAD" and "STORE" instructions actually reduces the amount of work that the computer must perform. After a CISC-style "MULT" command is executed, the processor automatically erases the registers. If one of the operands needs to be used for another computation, the processor must re-load the data from the memory bank into a register. In RISC, the operand will remain in the register until another value is loaded in its place.

The Performance Equation
The following equation is commonly used for expressing a computer's performance ability:


The CISC approach attempts to minimize the number of instructions per program, sacrificing the number of cycles per instruction. RISC does the opposite, reducing the cycles per instruction at the cost of the number of instructions per program.

Kết quả (Việt) 1:

Cách đơn giản nhất để kiểm tra những lợi thế và bất lợi của kiến trúc RISC là tương phản với người tiền nhiệm của nó: kiến trúc CISC (Complex Instruction Set máy tính).Cách nhân hai số điện thoại trong bộ nhớBên phải là một biểu đồ đại diện cho các chương trình lưu trữ cho máy tính chung. Bộ nhớ chính được chia thành các vị trí được đánh số từ (row) 1: (cột) 1 (row) 6: (cột) 4. Các đơn vị thi công có trách nhiệm thực hiện các tính toán tất cả. Tuy nhiên, các đơn vị thi công chỉ có thể hoạt động trên dữ liệu đã được tải vào một trong sáu thanh ghi (A, B, C, D, E hoặc F). Hãy nói rằng chúng tôi muốn tìm các sản phẩm của hai số - một địa điểm được lưu trữ trong 2:3 và khác lưu trữ tại vị trí 5:2 - và sau đó lưu trữ các sản phẩm trở lại ở vị trí 2:3.Phương pháp tiếp cận CISC Mục tiêu chính của kiến trúc CISC là để hoàn thành một nhiệm vụ như vài dòng hội càng tốt. Điều này đạt được bằng cách xây dựng phần cứng xử lý có khả năng hiểu biết và thực hiện một loạt các hoạt động. Đối với nhiệm vụ đặc biệt này, một bộ vi xử lý CISC sẽ đến chuẩn bị với một chỉ dẫn cụ thể (chúng tôi sẽ gọi nó là "MULT"). Khi thực hiện, hướng dẫn này tải hai giá trị vào thanh ghi riêng biệt, multiplies operands trong các đơn vị thực hiện và sau đó mua sắm các sản phẩm trong đăng ký thích hợp. Vì vậy, nhiệm vụ của toàn bộ nhân hai số có thể được hoàn thành với một hướng dẫn:MULT 2:3, 5:2MULT là những gì được biết đến như là một chỉ dẫn phức tạp"." Nó hoạt động trực tiếp trên các ngân hàng bộ nhớ của máy tính và không yêu cầu lập trình một cách rõ ràng có thể gọi bất kỳ tải hoặc lưu trữ các chức năng. Nó khá giống với một lệnh trong một ngôn ngữ cấp cao hơn. Ví dụ, nếu chúng ta để cho "a" đại diện cho các giá trị của 2:3 và "b" đại diện cho giá trị 5:2, sau đó này lệnh là giống hệt nhau để tuyên bố C "một = một * b."Một trong những lợi thế chính của hệ thống này là trình biên dịch đã làm các công việc rất ít để dịch một ngôn ngữ cấp cao tuyên bố vào lắp ráp. Bởi vì chiều dài của mã là tương đối ngắn, rất ít RAM là cần thiết để lưu trữ các hướng dẫn. Sự nhấn mạnh được đặt trên xây dựng phức tạp hướng dẫn trực tiếp vào phần cứng.Phương pháp tiếp cận RISC Bộ vi xử lý RISC chỉ sử dụng các hướng dẫn đơn giản mà có thể được thực hiện trong chu kỳ một đồng hồ. Vì vậy, "MULT" lệnh mô tả ở trên có thể được chia thành ba riêng biệt lệnh: "LOAD", mà di chuyển dữ liệu từ ngân hàng bộ nhớ để đăng ký một, "PROD," mà tìm thấy các sản phẩm của hai operands nằm bên trong các thanh ghi, và "Cửa hàng", di chuyển dữ liệu từ một đăng ký cho các ngân hàng bộ nhớ. Để thực hiện các loạt chính xác các bước được mô tả trong phương pháp tiếp cận CISC, một lập trình viên sẽ cần phải mã bốn dòng của Quốc hội:TẢI A, 2:3TẢI B, 5:2PROD A, BCỬA HÀNG 2:3, ALúc đầu, điều này có vẻ giống như một cách hiệu quả ít hơn nhiều để hoàn thành các hoạt động. Vì có thêm các dòng mã, bộ nhớ RAM nhiều hơn là cần thiết để lưu trữ các hướng dẫn cấp lắp ráp. Trình biên dịch cũng phải thực hiện các công việc nhiều hơn để chuyển đổi một ngôn ngữ cấp cao tuyên bố vào mã của hình thức này.CISC RISCNhấn mạnh vào phần cứng nhấn mạnh vào phần mềmBao gồm nhiều đồng hồhướng dẫn phức tạp duy nhất-đồng hồ,hướng dẫn giảm chỉBộ nhớ vào bộ nhớ:"Nạp" và "Cửa hàng"tích hợp vào trong hướng dẫn đăng ký để đăng ký:"Nạp" và "Cửa hàng"hướng dẫn độc lậpKích thước nhỏ mã,các chu kỳ cao một thấp hai chu kỳ mỗi giây,Kích thước lớn mãBóng bán dẫn được sử dụng để lưu trữhướng dẫn phức tạp dành thêm bóng bán dẫntrên bộ nhớ ghi Tuy nhiên, chiến lược RISC cũng mang lại một số lợi thế rất quan trọng. Bởi vì mỗi hướng đòi hỏi đồng hồ chỉ có một chu kỳ thực hiện, toàn bộ chương trình sẽ thực hiện trong khoảng cùng một lượng thời gian như nhiều chu kỳ "MULT" lệnh. RISC "giảm hướng dẫn" đòi hỏi ít bóng bán dẫn của phần cứng không gian hơn so với hướng dẫn phức tạp, rời phòng nhiều hơn cho mục đích chung thanh ghi. Bởi vì tất cả các hướng dẫn thực hiện trong một khoảng thời gian (tức là một trong những đồng hồ) đồng phục, pipelining là có thể.Tách các hướng dẫn "LOAD" và "Cửa hàng" trên thực tế làm giảm số lượng công việc máy tính phải thực hiện. Sau khi một CISC theo phong cách "MULT" lệnh được thực thi, bộ vi xử lý tự động xóa các đăng ký. Nếu một trong những operands cần phải được sử dụng để tính toán một, bộ vi xử lý phải tái nạp dữ liệu từ ngân hàng bộ nhớ vào đăng ký một. RISC, operand sẽ tiếp tục hoạt động trong các đăng ký cho đến khi giá trị khác được nạp trong vị trí của nó.Phương trình hiệu quảPhương trình sau đây thường được sử dụng để thể hiện khả năng hiệu suất của một máy:Phương pháp tiếp cận CISC nỗ lực để giảm thiểu số lượng mỗi chương trình, Hy sinh số chu kỳ cho hướng dẫn. RISC hiện đối diện, làm giảm chu kỳ mỗi hướng dẫn với chi phí của một số các hướng dẫn cho mỗi chương trình.

Kết quả (Việt) 2:

Cách đơn giản nhất để kiểm tra những ưu điểm và nhược điểm của kiến trúc RISC là bởi tương phản nó với nó là người tiền nhiệm. CISC (Instruction Complex Set Computers) kiến trúc
Nhân hai con số trong bộ nhớ
Bên phải là một sơ đồ đại diện cho các chương trình lưu trữ cho máy tính chung chung. Bộ nhớ chính được chia thành các địa điểm số từ (hàng) 1: (cột) từ 1 tới (hàng) 6: (cột) 4. Các đơn vị thi công có trách nhiệm thực hiện tất cả các tính toán. Tuy nhiên, các đơn vị thi công chỉ có thể hoạt động trên dữ liệu đó đã được nạp vào một trong sáu thanh ghi (A, B, C, D, E, F). Hãy nói rằng chúng tôi muốn tìm các sản phẩm của hai con số - một lưu trữ tại vị trí 2: 3 và khác được lưu trữ tại vị trí 5: 2 - và sau đó lưu trữ các sản phẩm trở lại ở vị trí 2: 3.

Các CISC Tiếp cận
Mục tiêu chính của kiến trúc CISC là để hoàn thành một nhiệm vụ trong khi vài dòng lắp ráp càng tốt. Điều này đạt được bằng cách xây dựng phần cứng bộ xử lý có khả năng hiểu biết và thực hiện một loạt các hoạt động. Đối với nhiệm vụ đặc biệt này, một bộ xử lý CISC sẽ đến chuẩn bị với một hướng dẫn cụ thể (chúng tôi sẽ gọi nó là "Mult"). Khi thực hiện, hướng dẫn này tải hai giá trị vào sổ đăng ký riêng biệt, nhân các toán hạng trong các đơn vị thực hiện, và sau đó lưu trữ các sản phẩm trong sổ đăng ký thích hợp. Như vậy, toàn bộ công việc của nhân hai con số có thể được hoàn thành với một hướng dẫn:


Mult 2: 3, 5: 2
". Lệnh phức tạp" Mult là những gì được biết đến như một Nó hoạt động trực tiếp vào ngân hàng bộ nhớ của máy tính và không cần lập trình để gọi một cách rõ ràng bất kỳ tải hoặc lưu trữ các chức năng. Nó gần giống với một câu lệnh trong một ngôn ngữ cấp cao hơn. Ví dụ, nếu chúng ta để cho "một" đại diện cho các giá trị của 2: 3 và "b" đại diện cho các giá trị của 5: 2, sau đó lệnh này giống hệt với các tuyên bố C "a = a * b."

Một trong những lợi thế chính của hệ thống này là trình biên dịch đã làm việc rất ít để dịch một tuyên ngôn ngữ cấp cao vào lắp ráp. Bởi vì chiều dài của mã này là tương đối ngắn, rất ít RAM là cần thiết để lưu trữ hướng dẫn. Sự nhấn mạnh được đặt vào việc xây dựng các hướng dẫn phức tạp trực tiếp vào phần cứng.

Các RISC tiếp cận
vi xử lý RISC chỉ sử dụng các hướng dẫn đơn giản mà có thể được thực hiện trong vòng một chu kỳ đồng hồ. Như vậy, "Mult" lệnh được mô tả ở trên có thể được chia thành ba lệnh riêng biệt: "LOAD", trong đó di chuyển dữ liệu từ các ngân hàng bộ nhớ để đăng ký một, "PROD," mà thấy các sản phẩm của hai toán hạng nằm trong sổ đăng ký, và " CỬA HÀNG ", trong đó di chuyển dữ liệu từ một đăng ký cho các ngân hàng bộ nhớ. Để thực hiện hàng loạt chính xác các bước được mô tả trong các cách tiếp cận CISC, một lập trình viên sẽ cần phải mã bốn dây chuyền lắp ráp:


TẢI A, 2: 3
TẢI B, 5: 2
PROD A, B
CỬA HÀNG 2: 3, A
Ban đầu , điều này có vẻ như là một cách ít nhiều hiệu quả hoàn thành các hoạt động. Bởi vì có rất nhiều dòng mã, bộ nhớ RAM hơn là cần thiết để lưu trữ các hướng dẫn lắp ráp cấp. Trình biên dịch cũng phải thực hiện công việc nhiều hơn để chuyển đổi một tuyên ngôn ngữ cấp cao thành mã của mẫu này.
CISC RISC
Nhấn mạnh vào Nhấn mạnh phần cứng trên phần mềm
Bao gồm nhiều đồng hồ
hướng dẫn phức tạp Single-đồng hồ,
giảm hướng dẫn chỉ
nhớ đến bộ nhớ:
"LOAD "và" CỬA HÀNG "
đưa vào hướng dẫn đăng ký để đăng ký:
" LOAD "và" CỬA HÀNG "
là hướng dẫn độc lập
kích thước mã nhỏ,
chu kỳ cao cho mỗi chu kỳ thấp thứ hai trong một giây,
mã lớn kích thước
bóng bán dẫn được sử dụng để lưu trữ các
hướng dẫn phức tạp dành bóng bán dẫn hơn
trên thanh ghi bộ nhớ Tuy nhiên, chiến lược RISC cũng mang lại một số lợi thế rất quan trọng. Bởi vì mỗi lệnh chỉ đòi hỏi một chu kỳ đồng hồ để thực hiện, toàn bộ chương trình sẽ thực hiện trong khoảng cùng một lượng thời gian như nhiều chu kỳ lệnh "Mult". Những RISC "giảm dẫn" đòi hỏi ít bóng bán dẫn của không gian phần cứng hơn so với hướng dẫn phức tạp, để lại nhiều cơ hội cho thanh ghi mục đích chung. Bởi vì tất cả các hướng dẫn thực hiện trong một khoảng thời gian thống nhất (tức là một đồng hồ), pipelining là có thể.

Tách dòng "LOAD" và "CỬA HÀNG" hướng dẫn thực sự làm giảm số lượng công việc mà máy tính phải thực hiện. Sau một CISC kiểu "Mult" lệnh được thực thi, bộ vi xử lý sẽ tự động xóa sổ đăng ký. Nếu một trong các toán hạng cần phải được sử dụng để tính toán khác, bộ xử lý phải nạp lại dữ liệu từ các ngân hàng bộ nhớ vào một đăng ký. Trong RISC, các toán hạng sẽ ở lại đăng ký cho đến khi giá trị khác được nạp vào vị trí của nó.

Các phương trình Hiệu suất
Phương trình sau đây thường được sử dụng để thể hiện khả năng hiệu suất của máy tính:


Cách tiếp cận CISC cố gắng để giảm thiểu số lượng các chỉ dẫn trong một chương trình, hy sinh số chu kỳ theo hướng dẫn. RISC làm ngược lại, làm giảm chu kỳ theo hướng dẫn tại các chi phí của số lệnh trong mỗi chương trình.