CISC ve RISC İşlemci Mimarileri Nedir? RISC ve CISC Farkları Nelerdir?

Mikroişlemci mimarisi, merkezi işlem birimi, hafıza modülleri, giriş çıkış birimleri ve bir sistem veri yolundan oluşan mikroişlemci tasarım biçimidir. [3]

Temelde benzer donanım birimlerinden oluşan mikroişlemciler, genellikle bellek yönetimi ve komut işleme tekniği açısından iki farklı mimaride değerlendirilir.

Bellek yönetimi açısından, Von Neuman ve Harvard mimarileri; komut işleme tekniği açısından, RISC (Reduced Instruction Set Computer) ve CISC (Complex Instruction Set Computer) mimarileri kullanılır.

CISC (Complex Instruction Set Computer), karmaşık assembly komutları ve dolayısıyla kompleks devrelerden oluşan bir mikroişlemci mimarisidir. CISC mimarisinde pek çok işlev için farklı assembly komutlar tanımlanmıştır. Bu yüzden kod çevrimi aşamaları daha yavaşken kodların derlenmesi daha kısadır.

Örneğin bir varsayım yapalım. Bir matematiksel küp alma fonksiyonu düşünelim. Küp alma fonksiyonu, bir sayının kendisiyle üç kere çarpılmasından meydana gelir. Küp alma fonksiyonunun yalnızca CISC’de tanımlı olduğunu düşünürsek, CISC mimarisinde tek seferde işlemimiz tamamlanırken RISC mimarisinde çarpma fonksiyonun art arda üç kere çağrılması gerekir. Bu da RISC’in kod çevriminin CISC’den daha uzun olduğu anlamına gelir.*

CISC mimarisiyle tasarlanmış mikroişlemci, çok sayıda komut içerdiğinden dolayı karmaşık devrelere, donanım yüküne ve tümdevre boyutuna daha çok ihtiyaç duyar. Bu da maliyeti büyük oranda arttırır. Diğer yandan CISC mimarisinde her eylem için bir komut tanımı yapıldığından kod çevrimi aşamaları uzun sürer. [2]

CISC’de donanım, tasarımdan hızlıdır düşüncesi hakimdir. [1, 2]

CISC mimarisinin özellikleri şunlardır:

• Kod çevrimi daha kısa sürede gerçekleşir.
• Kod çevrimi aşamaları uzundur.
• İşlemci için tanımlanmış assembly komutları karmaşıktır.
• Eylemler için fazlaca komut tanımlanmıştır. Bu yüzden karmaşık komutlar, karmaşık kod çözücüler ve daha çok donanıma gereksinim duyulur.
• Komutlar, karmaşık adresleme modlarıyla bellekte arayüz oluşturur.
• “Talimatların yürütülmesi genellikle 1'den fazla saat alır.” [1]
• Çeşitli komutları çalıştırmak için mikro-kod kullanılır. [2]

CISC mimarisini kullanan işlemcilere şunlar örnek verilebilir: [1, 2]

1. Intel x86 serisi
2. PDP-11
3. IBM 370/168
4. Microvax II
5. Motorola 68000

RISC (Reduced Instruction Set Computer), basit komutlar kullanan ve komutları daha hızlı işleten bir işlemci mimarisidir. RISC mimarisinde karmaşık komutlar kullanılmadığından dolayı komutlar daha hızlı işletilir. Basit komutlar ve basit kod çözücüler nedeniyle karmaşık devre elemanlarına olan gereksinim daha da azalır. Böylelikle maliyetten de kazanç sağlanır.

RISC mimarisinde komutlar tekdüze olduğundan kod çevrimi daha basittir. Ek olarak, RISC mimarisinde CISC mimarisinin tek bir komutla yapabileceği işlemin daha fazla kodla yapılmasına ihtiyaç olacaktır. Bu da daha uzun programlama kodu meydana getirir.

Ufak bir ayrıntı olarak da RISC mimarisi, CISC mimarisinin sonrasında ortaya çıksa da günümüzde sunucu sektöründe daha fazla tercih edilmektedir. [2]

1. Derleyiciye sayıca fazla karmaşık kodlar iletilir. [1]
2. “Talimatlar bir saat döngüsünde yürütülür”. [1]
3. Aynı işlev için fazla kod yazılması gerekir.
4. MikKod çevrimi aşamaları mikro kod çevrimi aşamalarından geçmediğinden hızlıdır.
5. Eylemler için temel fonksyionlar tanımlandığından gereksiz eylemlerin getireceği yükten kaçınılır.
6. Daha sade ve anlaşılır kod kullanılır.
7. Komut sayısının az olması nedeniyle daha az donanıma ihtiyaç duyulacağından daha basit kod çevrimi yapılır.

RISC mimarisini kullanan işlemcilere şunlar örnek verilebilir: [1, 2]

1. Alpha
2. ARC
3. ARM
4. SUN SPARC
5. MIPS R2000
6. INTEL i860
7. MOTOROLA 8800
8. IBM RS/6000
9. MOTOROLA 8800

Bu bahsettiklerimizi tek bir tabloda özetleyecek olursak; RISC ve CISC arasındaki farklar şunlardır:

Bu yazımda komut işleme tekniği açısından iki farklı mimari olan RISC ve CISC’i, mikroişlemci mimarisinin ne olduğunu, RISC ve CISC mimarilerinin ne gibi özelliklerinin bulunduğunu ve aralarındaki farkların neler olduğunu araştırmalarıma dayanarak sizlerle paylaştım. Konuyla ilgili olararak görüşlerinizi yorumlardan iletebilirsiniz. Sağlıcakla.

Kaynaklar

1. https://www.researchgate.net/publication/201987790_A_New_Trend_for_CISC_and_RISC_Architectures
2. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş - Papatya Yayıncılık
3. https://www.elprocus.com/microprocessor-history-and-brief-information-about-its-generations