Архитектура с уменьшенным набором команд (RISC) направлена на уменьшение количества команд, тем самым повышая производительность. Единственным недостатком этого подхода является то, что компиляторы должны быть "умнее".
Что имеет в виду мой лектор, когда она сказала, что "компиляторы должны быть умнее" и почему это так
RISC, если честно сказать, означает "Уменьшенная сложность набора инструкций" - количество инструкций не обязательно сокращается, но каждая инструкция проще, с точки зрения машинных циклов, необходимых для ее выполнения, и с точки зрения количества вентилей ( или магазин микрокодов), посвященный его реализации.
Теория (которая, по крайней мере, частично реализована) заключается в том, что благодаря уменьшению объема логики управления, становится больше места в чипах для регистров и тракта данных. Следовательно, RISC-машины обычно имеют в 2-4 раза больше регистров, чем их CISC-аналоги.
Это оставляет компилятору выполнять работу этой пропущенной логики управления, включая операции "планирования" (упорядочения их), так что, скажем, вы не делаете два добавления подряд, а делаете добавление, затем сдвиг (и разные регистры), поэтому сумматор и переключатель оптимально используются. И компилятор также должен управлять набором регистров, чтобы оптимизировать перемещение в регистры и из них, минимизируя доступ к хранилищу. Кроме того, компилятор должен знать, как наилучшим образом использовать нечетные инструкции (такие как "сдвиг влево и маска с литералом"), поскольку они обычно имеют некоторый (возможно, странный) сценарий, в котором они являются относительно мощными.
В результате инструкции, сгенерированные хорошим компилятором RISC, практически невозможно расшифровать. Даже если вы хорошо знаете набор инструкций, выяснить, что какое-то значение из получаса назад все еще находится в регистре 12, в лучшем случае сложно, даже если бы не было запутанных операций сдвига и маски, происходящих все время.
(Для тех, кто, по-видимому, не верит, что я знаю, о чем я говорю, я впервые был связан с RISC с IBM 801 в начале 70-х, и я был на первом месте с Джорджем Радином и Марти Хопкинсом .)
Поскольку в процессоре RISC меньше инструкций, меньше шансов, что один высокоуровневый оператор будет хорошо преобразован в один код операции машинного языка.
Синоним RISC CPU - «архитектура хранилища нагрузки». По сути, это означает, что инструкции RISC, которые действительно работают, обычно работают только с регистрами. Если вы хотите работать со значениями, хранящимися в ОЗУ, вы должны выполнить явные инструкции LOAD, в то время как процессоры CISC, такие как x86, имеют инструкции, которые автоматически делают это. У процессоров RISC исторически было больше регистров, чем у x86 - и хороший код будет хорошо управлять доступными регистрами, чтобы избежать ненужных обращений к памяти, что означает, что компилятор должен это учитывать.
Другое дело, что процессоры RISC обычно предоставляют только минимальную "инфраструктуру", необходимую для связи.
Например, процессоры x86 имеют понятие "стек", в котором вы можете выдвигать значения, а затем "выталкивать" их (есть инструкции PUSH и POP ). Существует также инструкция CALL - она помещает указатель текущей инструкции в стек и затем переходит к адресу назначения - обычно это подпрограмма или функция. Затем может быть выдана команда RET для удаления указателя сохраненной инструкции и возврата из исходной функции. Вложенные подпрограммы удобны, и вы можете использовать PUSH и POP чтобы легко задать параметры для подпрограмм.
Например, на MIPS все, что у вас есть, это jal для "Jump and Link" - он помещает указатель текущей инструкции в регистр и затем переходит на этот адрес. Если вы хотите сделать что-то вроде стека или инструкции CALL x86, вы должны сделать это вручную. Это требует большего интеллекта от компилятора.
Процессоры CISC (вычисления сложных наборов команд) имеют больший диапазон доступных инструкций, чем процессоры RISC (вычисления сокращенных наборов команд).
Примером умножения в CISC будет: MUL 1: 3, 4: 2 (умножить 1: 3 и 2: 4). Эта команда загружает значение в позиции 1: 3 в регистр, загружает значение в 4: 2, умножает их вместе и сохраняет обратно в 1: 3.
Процессоры RISC могут:
... 4 операции RISC до 1 операции CISC.
Поскольку для RISC требуется больше операций, чтобы даже выполнить простейший расчет умножения - представьте, сколько еще работы требуется для таких вещей, как рендеринг видео или игры?
Имея это в виду - компиляторы, которые создают программное обеспечение из кода, введенного программистом, должны быть "умнее", чтобы они знали, как упростить сложные фрагменты кода и сложные команды для архитектуры RISC.
Надеюсь, что это имеет смысл. Для дальнейшего чтения, возможно, стоит взглянуть на:http://www.engineersgarage.com/articles/risc-and-cisc-architecture?page=5.
