Евмhistory risc (архітектура)

Попередня ↔ Наступна

RISC (англ. Restricted (reduced) instruction set computer - «комп'ютер зі скороченим набором команд») - архітектура процесора. в якій швидкодію збільшується за рахунок спрощення інструкцій, щоб їх декодування було простішим, а час виконання - меншим.

Все х86-процесори, рішення компанії Motorola і переважна більшість випущених в 1980-і роки кристалів мали архітектуру CISC (Complex Instruction Set Computing), яка включала в себе слдующіе властивості:

нефиксированное значення довжини команди;
арифметичні дії кодуються в одній команді;
невелике число регістрів, кожен з яких виконує строго певну функцію.

Сукупність усіх особливостей привела до того, що чіпи стали не тільки складними і дорогими у виробництві, а й досягли своєї стелі продуктивності. Для подальшого збільшення швидкодії потрібно нарощувати кількість транзисторів. однак освоєння технологічні норми не дозволяли створювати більш складні рішення. З цим зіткнулася Intel при випуску сімейства i486. Для підняття продуктивності вони внесли зміни в архітектуру процесорів, додавши кеш-пам'ять, множники і конвеєри. Словом, 486-е «камені» отримали деякі «фішки» архітектури RISC. Проте, до створення RISC-платформи американська компанія ніякого відношення не має. Своїм створенням архітектура зобов'язана американському інженерові Девіду Паттерсон. який керував проектом Berkeley RISC з 1980 по 1984 роки.

Девід Паттерсон - батько RISC
Первісною ідеєю, яка потім втілилася в такий масштабний проект Berkeley RISC, стало дослідження роботи Motorola 68000. В ході спостережень з'ясувалося, що програми просто не використовували переважна більшість інструкцій, закладених в процесор. Наприклад, система Unix при компіляції використовувала лише 30% команд. Тому в рамках проекту Berkeley RISC планувалося створити такий процесор, який би містив лише найнеобхідніші інструкції.

Після декількох років досліджень і розробки було випущено кілька зразків процесорів, назва яких і дало ім'я всієї архітектури. Сама абревіатура RISC розшифровується як Restricted (Reduced) Instruction Set Computer, що перекладається як «комп'ютер зі скороченим набором команд». «Скорочений набір команд» зовсім не означає, що кількість інструкцій менше, ніж число команд CISC-кристалів. Різниця полягає в тому, що будь-яка інструкція платформи RISC є простою і виконується за один такт (по крайней мере, повинна виконуватися), тоді як на виконання RISC-інструкції могло йти кілька десятків тактів. При цьому довжина команди є фіксованою. Наприклад, 32 біта. Також у RISC є набагато більше регістрів загального призначення. Плюс для цієї архітектури характерна конвейеризация. Саме її використання (укупі зі спрощеними командами) дозволяє ефективно нарощувати тактову частоту процесорів RISC.

Команда проекту Berkeley RISC
Дебютними рішеннями стали RISC I і RISC II - дітища Паттерсона і проекту Berkeley RISC. Перший містив більш ніж 44 000 транзисторів і працював на частоті 4 МГц. Такий процесор при виконанні невеликих програм був в середньому в два рази швидше VAX 11/780 і приблизно в чотири рази продуктивніше, ніж «камінь» Zilog Z8000. RISC II відрізнявся від попередника великою кількістю інструкцій: 39 проти 32. Він був швидшим. Його перевага над процесором VAX досягало 200%, а Motorola 68000 в деяких програмах був повільніше приблизно в чотири рази.

Потрібно відзначити, що Berkeley RISC був частиною великого проекту під назвою VLSI. Сюди також входив проект Стенфордського університету MIPS, який стартував в 1981 році.