Complex Instruction Set Computing (CISC)

Complex Instruction Set Computing (CISC)

Complex Instruction Set Computing (CISC) on tietokonearkkitehtuuri, joka keskittyy laajaan joukkoon monimutkaisia ja monivaiheisia ohjeita. Nämä ohjeet on suunniteltu suorittamaan tehokkaita operaatioita, usein suoraan käyttämään muistia ja tarjoamaan abstraktiotason ohjelmoijille.

Keskeiset käsitteet

1. Monipuolinen ohjekanta: CISC-prosessorit tunnetaan laajasta ohjekannastaan, joka sisältää erilaisia operaatioita, kuten muistin käyttöä, matemaattisia laskutoimituksia ja I/O-operaatioita. Tämä monipuolisuus mahdollistaa CISC-prosessoreiden käsitellä laajaa valikoimaa tietojenkäsittelytehtäviä.
2. Tehokkaat ohjeet: CISC-ohjeet pystyvät suorittamaan monimutkaisia tehtäviä yhdellä ohjeella, yhdistäen useita operaatioita yhteen käskyyn. Tämä vähentää ohjelmoijan tarvetta kirjoittaa useita ohjeita ja tarjoaa korkeamman tason ohjelmointia.
3. Mikroarkkitehtuuri: CISC-prosessorin mikroarkkitehtuuri viittaa siihen, miten sen ohjekanta-arkkitehtuuri on toteutettu. Se sisältää komponentteja, kuten ohjeenkooderin, ohjausyksikön, muistin hallintayksikön ja suoritusyksiköt.

Kuinka CISC toimii

CISC-prosessorit suorittavat ohjeita, jotka suorittavat monimutkaisia tehtäviä, usein vaaditaan useita kellosyklejä loppuun saattamiseen. Nämä monimutkaiset ohjeet mahdollistavat CISC-prosessoreille tehokkaampien ja korkeatasoisempien operaatioiden suorittamisen. Kuitenkin näiden ohjeiden suorittaminen voi olla ajallisesti vaativampaa verrattuna yksinkertaisempiin ohjeisiin muissa arkkitehtuureissa.

CISC-prosessorit käyttävät mikroarkkitehtuuritekniikoita monimutkaisten ohjeiden suorittamisen helpottamiseksi. Ohjeenkooderi pilkkoo konekoodiohjeet pienemmiksi mikro-operaatioiksi, jotka prosessorin suoritusyksiköt voivat suorittaa. Ohjausyksikkö varmistaa, että nämä mikro-operaatiot suoritetaan oikeassa järjestyksessä ja ajoituksessa, kun taas muistin hallintayksikkö käsittelee muistin käyttöä ja tietojen siirtoa prosessorin ja ulkoisen muistin välillä.

CISC:n hyvät ja huonot puolet

CISC:n hyvät puolet

• Suurempi ohjelmoinnin abstraktiotaso: CISC-ohjeet tarjoavat korkeamman tason ohjelmointia, mikä mahdollistaa ohjelmoijien kirjoittaa tiiviimpää ja tehokkaampaa koodia, joka suorittaa monimutkaisia operaatioita.
• Monipuolisuus: CISC-ohjeet tukevat laajaa valikoimaa operaatioita, mikä tekee niistä monipuolisia erilaisiin tietojenkäsittelytehtäviin.
• Suora muistin käyttö: CISC-ohjeet voivat suoraan käyttää muistin paikkoja, mikä vähentää tarvetta eksplisiittisille muistin hallintaoperaatioille koodissa.

CISC:n huonot puolet

• Hitaampi suoritus: Monimutkaiset ohjeet vaativat useita kellosyklejä suorittamiseen, mikä johtaa hitaampaan kokonais-suorituskykyyn verrattuna arkkitehtuureihin, joissa on yksinkertaisempia ohjeita.
• Suurempi virrankulutus: CISC-ohjeiden monimutkaisuus ja niiden suorittamiseen vaadittu mikroarkkitehtuuri voivat johtaa suurempaan virrankulutukseen.
• Kasvanut monimutkaisuus: Laaja ohjekanta ja monimutkaiset ohjeet CISC-arkkitehtuureissa voivat tehdä prosessorien suunnittelusta ja toteutuksesta haastavampaa.

CISC-prosessorien esimerkkejä

Useita CISC-prosessoreita on kehitetty vuosien varrella. Tässä on joitakin merkittäviä esimerkkejä:

1. Intel x86: x86-arkkitehtuuri, jonka on kehittänyt Intel, on yksi laajimmin käytetyistä CISC-arkkitehtuureista. Se on kehittynyt ajan myötä sisällyttämään erilaisia versioita, kuten Intel 8086, 80286, 80386, ja nykypäivän x86_64. x86-arkkitehtuuria käytetään yleisesti henkilökohtaisissa tietokoneissa ja palvelimissa.
2. Motorola 68k: Motorola 68000 -sarja, tunnetaan myös nimellä 68k-sarja, oli suosittu CISC-arkkitehtuuri, jota käytettiin useissa tietokonejärjestelmissä ja pelikonsoleissa. Sitä käytettiin laajalti Apple Macintosh -tietokoneissa ja Sega Genesis -pelikonsolissa.
3. DEC VAX: VAX (Virtual Address eXtension) -arkkitehtuuri, jonka kehitti Digital Equipment Corporation (DEC), oli erittäin vaikuttava CISC-arkkitehtuuri, jota käytettiin heidän VAX-minitietokoneiden sarjassaan. VAX-arkkitehtuuri tunnettiin tehokkaista ohjeistaan ja sitä käytettiin laajalti 1970- ja 1980-luvuilla.

Complex Instruction Set Computing (CISC) on tietokonearkkitehtuuri, joka painottaa suurta joukkoa monimutkaisia ja monivaiheisia ohjeita. CISC-prosessorit on suunniteltu suorittamaan tehokkaita operaatioita, usein suoraan käyttämään muistia ja tarjoamaan korkeatasoista ohjelmointia. Vaikka CISC-arkkitehtuurilla on joitain haittapuolia, kuten hitaampi suoritus ja kasvanut monimutkaisuus, sitä on käytetty laajalti prosessoreissa, kuten Intel x86, Motorola 68k ja DEC VAX, mikä osoittaa sen monipuolisuuden ja kestävän merkityksen tietojenkäsittelyalalla.