See artikkel räägib mikroprotsessorist; RISC nimetuse all on tuntud ka RNA-indutseeritud geenivaigistamiskompleks.
See artikkel ootab keeletoimetamist. Kui oskad, siis palun aita artiklit keeleliselt parandada. (Kuidas ja millal see märkus eemaldada?)
See artikkel vajab ajakohastamist. (Juuli 2021) Palun aita selle artikli sisu ajakohastada. (Kuidas ja millal see märkus eemaldada?)

Kärbitud käsustikuga arvuti (ingl reduced instruction set computer, RISC) on mikroprotsessor, mis on välja töötatud nii, et see saavutab suurema töökiiruse läbi täidetavate käskude arvu minimeerimise. Käskude täitmise kiirust mõõdetakse selle järgi, et mitu miljonit operatsiooni sekundis suudab arvuti sooritada (MIPS – millions of instructions per second). Seda põhjusel, et iga lisanduv käsutüüp nõuab rohkem transistoreid ning suuremat ja keerulisemat protsessorit. Suurem hulk käsutüüpe ja käske tähendab paratamatult suuremat, keerukamat, aeglasemat ja ka kallimat mikroprotsessorit.

Sõna "kärbitud" (reduced) ei viita siin tarbetute käskude kustutamisele, vaid ühe käsu täitmise kiirendamisele. Kõige tavalisemalt teostatakse see ühe suure ja mahuka operatsiooni jagamisega mitmeks osaks (RISC protsessori puhul neljaks) ja iga taktiga täidetakse üks operatsioon. See erineb CISC-protsessorist, kus mahukas operatsioon sooritatakse tervikuna korraga.

Ajalugu

RISC-i põhiprintsiip sai alguse 1974. aastal, kui John Cocke IBM-i Yorktownis asuvast teadusasutusest tõestas, et 20% käskudest sooritasid 80% arvuti tööst. Esimene RISC arvuti loodi juba kümme aastat enne termini välja mõtlemist. CDC 6600 superarvuti, mis põhines 'lae/salvesta arhitektuuril', mida on ka alternatiivina pakutud RISC arhitektuuri nime asemel. 1975. aastal alustas IBM tööd esimese RISC protsessori väljaarendamiseks, mille tulemusel loodi IBM 801 protsessorite seeria.

Arvutite kiiremaks muutumisele aitas RISC-tehnoloogia kaasa sellega, et protsessori käskudele tehti kvantitatiivne analüüs ning harva vajaminevad käsud eemaldati protsessori käsustikust ja emuleeriti tarkvaraliselt. Selle eelised on:

RISC-arhitektuuri algusaastatel tehti ka ainult RISC-käsustikul põhinevaid süsteeme, näiteks: DEC Alpha, AMD 29k, ARC, ARM, Atmel AVR, Blackfin, MIPS, PA-RISC, Power (s.h PowerPC), SuperH, ja SPARC.

CISC ja RISC

Käskude kodeerimise viisi järgi saab protsessoreid liigitada järgmiselt:

RISC CISC
Lihtsam käsustik Palju keerukaid käske
Vähem käske Erineva pikkusega käsud
Kindla pikkusega käsud Keeruline mikrokood
Keeruline kompileerija Paljud käsud pääsevad ligi mälule
Ainult 'Laadi/salvesta' käsud pääsevad ligi mälule Palju adresseerimisviise
Vähe adresseerimisviise

CISC tüüpi protsessorid on sama kiired kui RISC tüüpi protsessorid. Kui arvestada energiakulu (MIPS/W), on RISC tüübi protsessori jõudlus ühe vati kohta suurem kui CISC tüüpi protsessoril. Arvutite algusajal ei olnud olemas veel kompilaatoreid, kõik programmid tuli kirjutada otse masinkoodi või assembleri abil ja seetõttu oli lihtsam kirjutada programme CISC tüüpi protsessorile, sest protsessorile ei pidanud andma mikrokäsklusi, samas käskude arv CISC-protsessoris oli suurem.

RISC ja x86

Vaatamata RISC-platvormi eelistele on domineerima jäänud Inteli x86 arhitektuur.

Selle peamised põhjused on järgmised:

Üks käsk tsükli kohta

RISC-arvutite ülimaks sihiks oli üks käsk iga tsükli kohta (Clock Cycles per Instruction). Reaalsuses seda veel saavutatud pole, heaks saavutuseks peetakse juba 1,3 tsüklit, tavaline on aga 1,4...1,5 tsüklit ühe käsu jaoks. Soovitud tulemuse (CPI = 1) saaks saavutada juhul, kui kasutataks lõpmatu suuri vahemälusid ja pipeline'ides ei tekiks kunagi konflikte katkestuste ja hargnemiste tõttu.

Konveier

Iga RISC-süsteemi põhiomaduseks on konveier – see on viis, kuidas täita järjekorras olevaid käske paralleelselt. Joonisel on näide viieastmelisest konveierist. Iga konveieriaste täidab korraga ühte käsku.

Mida rohkem on astmeid, seda suurem on paralleelsus ja seetõttu peaks suurem olema ka protsessori kiirus. Siiski vaid astmeid lisades hakkaksime kiiruse võitmise asemel hoopis kiiruses kaotama, kuna suurema arvu astmete korral tekib rohkem konflikte, mis omakorda nõuaksid keerulisemat riistvara.

Uuematel protsessoritel nagu kahetuumalisel ARM Cortex-A9-l on aga hoopis 8-astmeline konveier, kuid mõned protsessorid on kasutanud ka 12-astmelist konveierit. Kõige levinum on siiski näites toodud 5-astmeline konveier.

RISC-arhitektuuri omadused

ARM

Hetkel on enamik maailma protsessoritest RISC-tüüpi, näiteks ARM-i edasiarendatud (Advanced RISC Machines), tootis aastal 2005 98% miljardist müüdud mobiilitelefonide protsessoritest. ARM tähistas hiljuti ka 15 miljardi protsessori tootmist läbi aegade. ARM-i kiireim protsessor on praegu Cortex A-9, mis on saavutanud kiiruseks 2,5 GHz, oma mobiiltelefonidesse võime neid oodata 2013. aastaks. Hinnanguliselt toodetakse ainuüksi aastal 2011 5 miljardit ARM-i protsessorit. ARM-i tooted on kasutusel järgnevates seadmetes:

Paljud tootjad, sealhulgas HP Lenovo, Qualcomm jne. üritavad võita turuosa ARM protsessoritel põhinevate tahvelarvutite ja netbookidega, mis on varustatud kas mõne Linuxi distributsiooni või Androidiga.

Erinevad kasutusalad

Oma lihtsuse, odavuse ja kiiruse tõttu on RISC protsessorid enamjaolt kasutatavad lihtsamates seadmetes: mobiiltelefonid, MP3-mängijad, mängukonsoolid jne. RISC-protsessoreid toodavad paljud erinevad tootjad, need on kasutusel nii PlayStationites, ruuterites kui ka Apple vanemates arvutites.

  • Nintendo Gamecube ja Wii mängukonsool
  • Microsofti Xbox 360 mängukonsool
  • Sony's PlayStation 3 mängukonsool
  • EMC's DMX Symmetrix SAN
  • ja palju muud alates printeritest kuni autodeni.

Välislingid

Kategooria