Complex Instruction Set Computing (CISC) kann ins Deutsche als "Rechner mit komplexem Befehlssatz (CISC)" übersetzt werden.

Complex Instruction Set Computing (CISC)

Complex Instruction Set Computing (CISC) ist eine Computerarchitektur, die sich auf eine große Menge komplexer und mehrstufiger Anweisungen konzentriert. Diese Anweisungen sind so konzipiert, dass sie leistungsstarke Operationen ausführen, oft direkt auf den Speicher zugreifen und den Programmierern eine höhere Abstraktionsebene bieten.

Zentrale Konzepte

1. Vielseitiger Befehlssatz: CISC-Prozessoren sind bekannt für ihre großen Befehlssätze, die eine Vielzahl von Operationen wie Speicherzugriffe, mathematische Berechnungen und Ein-/Ausgabeoperationen umfassen. Diese Vielseitigkeit ermöglicht es CISC-Prozessoren, eine breite Palette von Rechenaufgaben zu bewältigen.
2. Leistungsstarke Anweisungen: CISC-Anweisungen sind in der Lage, komplexe Aufgaben mit einem einzigen Befehl auszuführen, indem sie mehrere Operationen in einem Befehl kombinieren. Dies reduziert die Anzahl der Anweisungen, die ein Programmierer schreiben muss, und bietet eine höhere Abstraktionsebene beim Programmieren.
3. Mikroarchitektur: Die Mikroarchitektur eines CISC-Prozessors bezieht sich darauf, wie seine Befehlssatzarchitektur implementiert ist. Sie umfasst Komponenten wie den Befehlscodierer, die Steuereinheit, die Speichermanagementeinheit und die Ausführungseinheiten.

Wie CISC funktioniert

CISC-Prozessoren führen Anweisungen aus, die komplexe Aufgaben ausführen und oft mehrere Taktzyklen benötigen, um abgeschlossen zu werden. Diese komplexen Anweisungen ermöglichen es CISC-Prozessoren, leistungsstärkere und höherstufige Operationen durchzuführen. Allerdings kann die Ausführung dieser Anweisungen zeitaufwändiger sein im Vergleich zu einfacheren Anweisungen, die in anderen Architekturen verwendet werden.

CISC-Prozessoren verwenden mikroarchitektonische Techniken, um die Ausführung komplexer Anweisungen zu erleichtern. Der Befehlscodierer zerlegt Maschinenanweisungen in kleinere Mikrooperationen, die von den Ausführungseinheiten des Prozessors ausgeführt werden können. Die Steuereinheit stellt sicher, dass diese Mikrooperationen in der richtigen Reihenfolge und zum richtigen Zeitpunkt ausgeführt werden, während die Speichermanagementeinheit den Speicherzugriff und den Datentransfer zwischen dem Prozessor und dem externen Speicher verwaltet.

Vor- und Nachteile von CISC

Vorteile von CISC

• Höhere Programmierabstraktion: CISC-Anweisungen bieten eine höhere Abstraktionsebene beim Programmieren, was es den Programmierern ermöglicht, prägnantere und effizientere Codes zu schreiben, die komplexe Operationen ausführen.
• Vielseitigkeit: CISC-Anweisungen unterstützen eine breite Palette von Operationen, was sie vielseitig für verschiedene Rechenaufgaben macht.
• Direkter Speicherzugriff: CISC-Anweisungen können direkt auf Speicherorte zugreifen, was die Notwendigkeit für explizite Speichermanagementoperationen im Code reduziert.

Nachteile von CISC

• Langsamere Ausführung: Komplexe Anweisungen benötigen mehrere Taktzyklen für die Ausführung, was zu einer insgesamt langsameren Leistung im Vergleich zu Architekturen mit einfacheren Anweisungen führen kann.
• Höherer Energieverbrauch: Die Komplexität der CISC-Anweisungen und die erforderliche Mikroarchitektur können zu einem höheren Energieverbrauch führen.
• Erhöhte Komplexität: Der große Befehlssatz und die komplexen Anweisungen der CISC-Architekturen können das Design und die Implementierung der Prozessoren erschweren.

Beispiele für CISC-Prozessoren

Im Laufe der Jahre wurden mehrere CISC-Prozessoren entwickelt. Hier sind einige bemerkenswerte Beispiele:

1. Intel x86: Die x86-Architektur, entwickelt von Intel, ist eine der am weitesten verbreiteten CISC-Architekturen. Sie hat sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt und umfasst verschiedene Versionen wie Intel 8086, 80286, 80386 und die modernen x86_64. Die x86-Architektur wird häufig in Personal Computern und Servern eingesetzt.
2. Motorola 68k: Die Motorola 68000-Serie, auch bekannt als 68k-Serie, war eine beliebte CISC-Architektur, die in mehreren Computersystemen und Spielkonsolen verwendet wurde. Sie wurde weit verbreitet in den Apple Macintosh-Computern und der Sega Genesis-Spielkonsole eingesetzt.
3. DEC VAX: Die VAX (Virtual Address eXtension) Architektur, entwickelt von Digital Equipment Corporation (DEC), war eine sehr einflussreiche CISC-Architektur, die in ihren VAX-Rechnern verwendet wurde. Die VAX-Architektur war bekannt für ihre leistungsstarken Anweisungen und wurde in den 1970er und 1980er Jahren weit verbreitet eingesetzt.

Complex Instruction Set Computing (CISC) ist eine Computerarchitektur, die eine große Menge komplexer und mehrstufiger Anweisungen betont. CISC-Prozessoren sind darauf ausgelegt, leistungsstarke Operationen auszuführen, oft direkt auf den Speicher zuzugreifen und eine höhere Programmierabstraktion zu bieten. Obwohl die CISC-Architektur einige Nachteile wie langsamere Ausführung und erhöhte Komplexität aufweist, wurde sie in Prozessoren wie Intel x86, Motorola 68k und DEC VAX weit verbreitet eingesetzt, was ihre Vielseitigkeit und anhaltende Relevanz in der Computerindustrie zeigt.