RISC และ CISC CPU ต่างกันอย่างไร?

RISC และ CISC CPU ต่างกันอย่างไร?

หากคุณเป็นผู้ที่ชื่นชอบเทคโนโลยี คุณอาจเคยได้ยินคำว่า Reduced Instruction Set Computer (RISC) และ Complex Instruction Set Computer (CISC) และถ้าคุณรู้เรื่องคอมพิวเตอร์พอสมควร คุณอาจทราบด้วยว่าคำศัพท์เหล่านี้หมายถึงวิธีต่างๆ ในการออกแบบโปรเซสเซอร์





คุณจะได้รับฟิลเตอร์สำหรับ snapchat ได้อย่างไร

ตัวอย่างเช่น โปรเซสเซอร์ ARM ในโทรศัพท์ของคุณมีสถาปัตยกรรม RISC ในทางตรงกันข้าม โปรเซสเซอร์ x86 ในคอมพิวเตอร์ของคุณมีการออกแบบ CISC



แต่อะไรคือความแตกต่างระหว่าง RISC และ CISC? มาเจาะลึกกันสักหน่อยแล้วจะรู้





ชุดคำสั่งคืออะไร?

เมื่อใดก็ตามที่พูดถึงการออกแบบหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) ที่แตกต่างกัน สิ่งหนึ่งที่เราต้องพูดถึงคือชุดคำสั่ง

ชุดคำสั่งของ CPU คือชุดของการดำเนินการที่ CPU สามารถทำได้โดยกำเนิด นี่คือการดำเนินการที่เข้ารหัสใน CPU ในระดับฮาร์ดแวร์ ชุดนี้สามารถมีคำสั่งได้ตั้งแต่สองสามถึงพันคำสั่ง ขึ้นอยู่กับการออกแบบ CPU



กล่าวอีกนัยหนึ่ง CPU ไม่สามารถดำเนินการใด ๆ ที่อยู่นอกชุดคำสั่งได้ เนื่องจากไม่มีฮาร์ดแวร์สำหรับมัน

ลองใช้การเปรียบเทียบเพื่อทำความเข้าใจสิ่งนี้ให้ดีขึ้น ยกตัวอย่างหลอดไฟ ผู้ผลิตหลอดไฟได้ออกแบบหลอดไฟเพื่อแปลงไฟฟ้าเป็นแสง และหลอดไฟก็สามารถทำได้เพราะฮาร์ดแวร์รองรับโดยกำเนิด



โดยพื้นฐานแล้ว หลอดไฟสามารถแปลงกระแสไฟฟ้าเป็นแสงเท่านั้น และไม่สามารถอย่างอื่นได้

ในทำนองเดียวกัน ชุดคำสั่งของ CPU คือชุดของการดำเนินการที่ฮาร์ดแวร์ของ CPU เปิดใช้งาน ตัวอย่างเช่น CPU เกือบทั้งหมดมีคำสั่ง Move ในชุดคำสั่ง คำสั่งย้ายจะนำข้อมูลบางส่วนจากพื้นที่จัดเก็บต้นทางและย้ายไปยังพื้นที่จัดเก็บปลายทาง



เมื่อใดก็ตามที่ CPU ต้องการย้ายข้อมูลบางอย่าง CPU จะรู้ว่าต้องทำอย่างไร เนื่องจากฮาร์ดแวร์ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะ

กล่าวโดยย่อ ชุดคำสั่งประกอบด้วยการดำเนินการทั้งหมดที่ CPU รองรับในระดับฮาร์ดแวร์

ซีพียูทำงานอย่างไร?

ซีพียูเป็นเขาวงกตของวงจรไฟฟ้า วงจรไฟฟ้าเหล่านี้ได้รับการออกแบบในลักษณะที่แน่นอนเพื่อให้ซีพียูมีชุดคำสั่งดั้งเดิม ดังนั้นมันจึงรู้วิธีดำเนินการในชุดคำสั่งเท่านั้น เนื่องจากมีวงจรในการทำเช่นนี้

เพื่อให้ซีพียูทำงานบางอย่าง วงจรที่สอดคล้องกับการทำงานนั้นจะถูกกระตุ้นผ่านสัญญาณไฟฟ้า และเมื่อวงจรถูกกระตุ้น CPU จะดำเนินการตามขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับวงจรนั้น

เพื่อให้ CPU ดำเนินการที่ซับซ้อน เช่น ส่งทวีต โปรแกรมซอฟต์แวร์จะส่งสัญญาณไฟฟ้านับล้านทุกวินาที โดยแต่ละตัวกำหนดเป้าหมายคำสั่งเฉพาะจากชุดคำสั่งของ CPU

นี่คือที่มาของแนวคิด RIS และ CIS

RISC คืออะไร?

ตามชื่อที่แนะนำ CPU ที่ใช้ RISC มีชุดการทำงานที่เรียบง่าย คำแนะนำแบบง่ายเหล่านี้บรรลุเป้าหมายง่ายๆ และใช้เวลาเพียงรอบเดียวเท่านั้นจึงจะเสร็จสมบูรณ์

และเนื่องจาก RISC มีคำสั่งง่ายๆ ซีพียูจึงไม่จำเป็นต้องมีวงจรที่ซับซ้อนเพื่อทำตามคำแนะนำเหล่านี้ นี่คือสาเหตุที่การออกแบบ RISC นั้นฉลาดด้านฮาร์ดแวร์และถูกกว่าในการนำไปใช้

ที่เกี่ยวข้อง: ทำไมโทรศัพท์ของฉันถึงช้ากว่าพีซีของฉัน อธิบายความเร็วของสมาร์ทโฟนกับเดสก์ท็อป

เพื่อให้เข้าใจ CPU RISC โดยละเอียดยิ่งขึ้น มาดูหลักการออกแบบของ CPU ที่ใช้ RISC

ขั้นแรก ซีพียู RISC จะทำตามคำสั่งแต่ละคำสั่งให้เสร็จสิ้นในรอบเดียว

ประการที่สอง RISC CPU ดำเนินการกับข้อมูลที่เก็บไว้ในรีจิสเตอร์เท่านั้น เนื่องจากปัญหาคอขวดหลักประการหนึ่งของความสามารถของ CPU ในการทำงานให้สำเร็จ คือความไม่ตรงกันอย่างมากระหว่างความเร็วของ CPU กับความเร็วของหน่วยความจำหลัก หน่วยความจำหลักช้ามากเมื่อเทียบกับซีพียู

ที่เกี่ยวข้อง: คำแนะนำอย่างรวดเร็วและสกปรกสำหรับ RAM: สิ่งที่คุณต้องรู้

ดังนั้นหาก CPU ต้องใช้ข้อมูลที่เก็บไว้ในหน่วยความจำหลัก จะทำให้เครื่องมีปัญหาคอขวดและกระบวนการก็จะช้า ในการออกแบบ RISC ข้อมูลจะถูกโหลดและเก็บไว้ในรีจิสเตอร์บน CPU เนื่องจากรีจิสเตอร์นั้นใกล้เคียงกับความเร็วของ CPU มากกว่าหน่วยความจำหลักมาก

ประการที่สาม คำสั่ง RISC นั้นเรียบง่ายพอที่จะไม่มีเลเยอร์ของไมโครโค้ดแปลความหมายเพื่อแปลคำสั่งให้อยู่ในรูปแบบที่ง่ายกว่า

และสุดท้าย การออกแบบ RISC รองรับการวางท่อเพื่อดำเนินการส่วนต่างๆ ของคำสั่งหลายคำสั่งพร้อมกัน เนื่องจากซีพียูที่ออกแบบโดย RISC มีความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่สูงกว่า พวกมันจึงเร็วเป็นพิเศษ การวางท่อเป็นวิธีที่จะใช้ประโยชน์จากความเร็วนี้และดำเนินการส่วนต่างๆ ของคำสั่งหลายคำสั่งเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ

สรุปโดยย่อ RISC CPU มีคำสั่งง่ายๆ ความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่สูงขึ้น โครงสร้างการวางท่อที่มีประสิทธิภาพ การทำงานของที่เก็บโหลดบนรีจิสเตอร์ และสามารถดำเนินการคำสั่งได้ในรอบเดียว

CISC คืออะไร?

CISC อยู่ตรงข้ามกับ RISC ในเกือบทุกด้านที่สำคัญ ชิปเดสก์ท็อปเกือบทั้งหมดมีการออกแบบ CISC

ประการแรก คำแนะนำการออกแบบ CISC นั้นซับซ้อน ดังนั้น จำเป็นต้องมีเลเยอร์ของไมโครโค้ดเพื่อแปลเป็นคำสั่งแบบง่าย

ประการที่สอง คำสั่ง CISC สามารถใช้ CPU หลายรอบในการดำเนินการ

ประการที่สาม การวางท่อไม่มีประสิทธิภาพใน CISC และยากกว่าที่จะนำไปใช้ เนื่องจากลักษณะที่ซับซ้อนของคำสั่ง CISC

กล่าวโดยย่อ CPU ที่มีสถาปัตยกรรม CISC สามารถดำเนินการได้หลายอย่างในคำสั่งที่ซับซ้อนเพียงคำสั่งเดียว แต่คำสั่งนี้ใช้เวลาหลายรอบจึงจะเสร็จสมบูรณ์ ยากต่อการใช้งานในการวางท่อ และต้องใช้วงจรจำนวนมากบน CPU

RISC กับ CISC: ความแตกต่างที่สำคัญ

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง RISC และ CISC คือประเภทของคำสั่งที่พวกเขาดำเนินการ

คำสั่ง RISC นั้นเรียบง่าย ดำเนินการเพียงครั้งเดียว และ CPU สามารถดำเนินการได้ในรอบเดียว

ในทางกลับกัน คำแนะนำของ CISC มีการดำเนินการหลายอย่าง ดังนั้น CPU จึงไม่สามารถทำงานได้ในรอบเดียว

คำแนะนำยังเป็นสาเหตุที่ทำให้ซีพียู RISC รองรับการวางท่อจากจุดเริ่มต้นและซีพียู CISC มีเวลาที่ยากลำบากกว่านั้น ด้วย RISC คำแนะนำนั้นง่ายพอที่จะดำเนินการในส่วนต่างๆ ได้ สิ่งนี้ทำได้ยากขึ้นกับ CISC เนื่องจากลักษณะคำสั่งที่ซับซ้อน

ถัดไป ซึ่งแตกต่างจาก RISC คำสั่ง CISC สามารถทำงานได้โดยตรงจาก RAM ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องดำเนินการโหลด/จัดเก็บแยกต่างหากในการออกแบบ CISC

สุดท้าย ข้อกำหนดด้านฮาร์ดแวร์สำหรับการออกแบบ CISC นั้นสูงกว่าข้อกำหนดสำหรับการออกแบบ RISC เนื่องจาก CISC จำเป็นต้องมีคำสั่งที่ซับซ้อนเพื่อสร้างไว้ในฮาร์ดแวร์ของ CPU โดยพื้นฐานแล้ว สิ่งที่ CISC ทำได้ด้วยฮาร์ดแวร์นั้น RISC มีเป้าหมายเพื่อให้บรรลุเป้าหมายด้วยซอฟต์แวร์

นี่คือเหตุผลที่โปรแกรมที่กำหนดเป้าหมายสถาปัตยกรรม CISC มีโค้ดน้อยกว่า เนื่องจากคำสั่งจัดการการดำเนินการหลายอย่างด้วยตนเอง

มีข้อดีและข้อเสียทั้ง RISC และ CISC

ไม่มีโปรเซสเซอร์รุ่นใหม่ที่ใช้ RISC หรือ CISC ทั้งหมด โปรเซสเซอร์สมัยใหม่รวมเอาปรัชญาการออกแบบของสถาปัตยกรรมทั้งสองเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้สิ่งที่ดีที่สุดจากทั้งสองโลก ตัวอย่างเช่น สถาปัตยกรรม x86 ที่ AMD ใช้นั้นเป็น CISC เป็นหลัก แต่มีไมโครโค้ดเพื่อแปลงคำสั่งที่ซับซ้อนเป็นคำสั่งลดขนาดแบบง่ายเหมือน RISC

ดังนั้น ไม่เหมือนกับโปรเซสเซอร์ของศตวรรษที่ผ่านมา ซีพียูสมัยใหม่มีวิวัฒนาการมากกว่าการจำแนกประเภท RISC หรือ CISC แบบธรรมดา

แบ่งปัน แบ่งปัน ทวีต อีเมล Canon กับ Nikon: กล้องยี่ห้อไหนดีกว่ากัน?

Canon และ Nikon เป็นสองชื่อที่ใหญ่ที่สุดในอุตสาหกรรมกล้อง แต่แบรนด์ใดที่มีกล้องและเลนส์รุ่นต่างๆ ที่ดีกว่ากัน?

อ่านต่อไป หัวข้อที่เกี่ยวข้อง
  • เทคโนโลยีอธิบาย
  • ซีพียู
  • เคล็ดลับฮาร์ดแวร์
  • เคล็ดลับคอมพิวเตอร์
เกี่ยวกับผู้เขียน ฟาวาด มูร์ตาซา(47 บทความที่ตีพิมพ์)

Fawad เป็นนักเขียนอิสระเต็มเวลา เขารักเทคโนโลยีและอาหาร เมื่อเขาไม่ได้กินหรือเขียนเกี่ยวกับ Windows เขากำลังเล่นวิดีโอเกมหรือฝันกลางวันเกี่ยวกับการเดินทาง

เพิ่มเติมจาก Fawad Murtaza

สมัครรับจดหมายข่าวของเรา

เข้าร่วมจดหมายข่าวของเราสำหรับเคล็ดลับทางเทคนิค บทวิจารณ์ eBook ฟรี และดีลพิเศษ!

คลิกที่นี่เพื่อสมัครสมาชิก