Kompleks instruksjonssettberegning (CISC)

Complex Instruction Set Computing (CISC)

Complex Instruction Set Computing (CISC) er en datamaskinarkitektur som fokuserer på et stort sett med komplekse og flertrinns instruksjoner. Disse instruksjonene er designet for å utføre kraftige operasjoner, ofte med direkte tilgang til minne og gir en høyere nivå abstraksjon for programmerere.

Nøkkelkonsepter

1. Allsidig instruksjonssett: CISC-prosessorer er kjent for sine store instruksjonssett, som inkluderer en rekke operasjoner som minnetilgang, matematiske beregninger og I/U-operasjoner. Denne allsidigheten gjør at CISC-prosessorer kan håndtere et bredt spekter av databehandlingsoppgaver.
2. Kraftige instruksjoner: CISC-instruksjoner er i stand til å utføre komplekse oppgaver i en enkelt instruksjon, og kombinerer flere operasjoner til én kommando. Dette reduserer antallet instruksjoner en programmerer trenger å skrive og gir en større grad av programmeringsabstraksjon.
3. Mikroarkitektur: Mikroarkitekturen til en CISC-prosessor refererer til hvordan instruksjonssettarkitekturen er implementert. Den inkluderer komponenter som instruksjonsdekoder, kontrollenhet, minnehåndteringsenhet og eksekveringsenheter.

Hvordan CISC fungerer

CISC-prosessorer utfører instruksjoner som gjennomfører komplekse oppgaver, ofte med behov for flere klokkesykluser for å fullføre. Disse komplekse instruksjonene gjør det mulig for CISC-prosessorer å utføre operasjoner som er mer kraftfulle og høynivå. Imidlertid kan utførelsen av disse instruksjonene være mer tidkrevende sammenlignet med enklere instruksjoner brukt i andre arkitekturer.

CISC-prosessorer bruker mikroarkitektur-teknikker for å lette utførelsen av komplekse instruksjoner. Instruksjonsdekoderen bryter ned maskinkodeinstruksjoner til mindre mikrobehandlinger som kan utføres av prosessorens eksekveringsenheter. Kontrollenheten sikrer at disse mikrobehandlingene utføres i riktig rekkefølge og timing, mens minnehåndteringsenheten håndterer minnetilgang og dataoverføring mellom prosessoren og ekstern minne.

Fordeler og ulemper med CISC

Fordeler med CISC

• Større programmeringsabstraksjon: CISC-instruksjoner gir et høyere nivå av programmeringsabstraksjon, slik at programmerere kan skrive mer konsis og effektiv kode som utfører komplekse operasjoner.
• Allsidighet: CISC-instruksjoner støtter et bredt spekter av operasjoner, noe som gjør dem allsidige for ulike databehandlingsoppgaver.
• Direkte minnetilgang: CISC-instruksjoner kan direkte få tilgang til minneplasseringer, noe som reduserer behovet for eksplisitte minnehåndteringsoperasjoner i koden.

Ulemper med CISC

• Tregere utførelse: Komplekse instruksjoner krever flere klokkesykluser for å utføres, noe som resulterer i tregere totalytelse sammenlignet med arkitekturer med enklere instruksjoner.
• Høyere strømforbruk: Kompleksiteten til CISC-instruksjoner og mikroarkitekturen nødvendig for å utføre dem kan føre til høyere strømforbruk.
• Økt kompleksitet: Det store instruksjonssettet og de komplekse instruksjonene i CISC-arkitekturer kan gjøre design og implementering av prosessorer mer utfordrende.

Eksempler på CISC-prosessorer

Flere CISC-prosessorer har blitt utviklet gjennom årene. Her er noen bemerkelsesverdige eksempler:

1. Intel x86: x86-arkitekturen, utviklet av Intel, er en av de mest brukte CISC-arkitekturene. Den har utviklet seg over tid til å inkludere ulike versjoner som Intel 8086, 80286, 80386 og den moderne x86_64. x86-arkitekturen er ofte brukt i personlige datamaskiner og servere.
2. Motorola 68k: Motorola 68000-serien, også kjent som 68k-serien, var en populær CISC-arkitektur brukt i flere datasystemer og spillkonsoller. Den ble mye brukt i Apple Macintosh-datamaskiner og Sega Genesis-spillkonsollen.
3. DEC VAX: VAX (Virtual Address eXtension) arkitekturen, utviklet av Digital Equipment Corporation (DEC), var en svært innflytelsesrik CISC-arkitektur brukt i deres VAX-serie av minidatamaskiner. VAX-arkitekturen var kjent for sine kraftige instruksjoner og ble mye brukt på 1970- og 1980-tallet.

Complex Instruction Set Computing (CISC) er en datamaskinarkitektur som legger vekt på et stort sett med komplekse og flertrinns instruksjoner. CISC-prosessorer er designet for å utføre kraftige operasjoner, ofte med direkte tilgang til minne og gir høy nivå programmeringsabstraksjon. Selv om CISC-arkitektur har noen ulemper som tregere utførelse og økt kompleksitet, har den blitt mye brukt i prosessorer som Intel x86, Motorola 68k, og DEC VAX, og viser dermed sin allsidighet og varige relevans i databehandlingsindustrien.