¿Qué son las arquitecturas CISC y RISC? ¿Cómo se diferencian entre sí?

CISC v RISC es en gran parte un debate histórico. Los procesadores modernos son prácticamente todos RISC. Incluso los conjuntos de instrucciones CISC (x86-64) se traducen al microcódigo RISC en el chip antes de la ejecución.

Pero las diferencias generales son:
CISC : conjunto de instrucciones más grande y con más funciones (más operaciones, modos de direccionamiento, etc.). velocidades de reloj más lentas. Menos registros de uso general. Ejemplos: variantes x86

RISC : conjunto de instrucciones más pequeño y simple. velocidades de reloj más rápidas. registros de uso más general. Ejemplos: MIPS, Itanium, PowerPC

Implicaciones prácticas:
Un programa equivalente implementado en CISC probablemente será más corto que un programa implementado en RISC (porque RISC combina múltiples instrucciones simples para replicar las complejas instrucciones proporcionadas por CISC).

Las CPU RISC generalmente funcionan a velocidades de reloj más rápidas que CISC porque el período de reloj máximo está dictado por el paso más lento de la tubería (las instrucciones más complejas son más lentas).

RISC (computadora de conjunto de instrucciones reducido) y CISC (computadora de conjunto de instrucciones complejas) son los tipos de conjunto de instrucciones para los procesadores. Anteriormente, los procesadores con arquitectura RISC recibían menos instrucciones en comparación con los procesadores con arquitectura CISC. Pero ahora la arquitectura RISC también se implementa con muchas instrucciones. Por lo tanto, RISC puede tener más cantidad de instrucciones que la arquitectura CISC.

En CISC, las instrucciones son complejas, es decir, una sola instrucción puede realizar una función compleja.
por ejemplo, la instrucción “DJNZ reg / mem, addr” (disminuir y saltar si no es cero) en el microcontrolador 8051 disminuye el valor en el registro “reg” o la ubicación de memoria “mem” en 1 y luego comprueba si es igual a cero. Si el valor no es cero, salta a la dirección dada. (agrega el “addr” al contador del programa)

En RISC, las instrucciones son simples, es decir, una sola instrucción puede realizar una función simple (generalmente única).
Por ejemplo, para microcontrolador AVR
“DEC reg” (disminuir el registro en 1)
“BRNE k” (si no es igual a cero, agrega k al contador del programa)
Una instrucción es realizar una operación. Por lo tanto, se necesitan dos instrucciones para realizar la misma operación en AVR.

Debido a operaciones simples realizadas por instrucciones RISC:
1. El programa escrito en el procesador RISC tomará más memoria que en el procesador CISC.
2. Las instrucciones RISC se ejecutan en menos ciclos de reloj. Muchas (no todas) instrucciones en RISC se ejecutan en el mismo número de ciclos de reloj.
3. La longitud de la instrucción para el procesador RISC es generalmente la misma para muchas (no todas) las instrucciones.
3. El hardware para el procesador RISC es menos complejo que el procesador CISC.
4. El compilador para el procesador RISC es más complejo que el compilador para el procesador CISC porque tiene que compilar menos número de declaraciones escritas en lenguaje de alto nivel a más número de instrucciones en lenguaje máquina.
5. El procesador RISC generalmente usa una arquitectura de almacenamiento de carga, lo que significa que todas las instrucciones RISC operan solo en registros (operando). Para que cualquier operación se realice en la ubicación de la memoria, primero el contenido de esa ubicación se debe llevar a los registros, luego realizar la operación se realiza en el registro y luego almacenar de nuevo en la ubicación de la memoria. Esto se realiza mediante el uso de las instrucciones LOAD y STORE (o MOV). Los diferentes procesadores tienen diferentes tipos de instrucciones de CARGAR y ALMACENAR.

Ejemplos de procesadores que utilizan arquitectura CISC: procesadores 8085, x86, x64 de Intel, 8051 de Atmel, etc.

Ejemplos de procesadores que utilizan arquitectura RISC: AVR de Atmel, PIC de Microchip, ARM, etc.

Muchos procesadores no utilizan la arquitectura RISC pura para hacer que el conjunto de instrucciones sea más potente. Por ejemplo, ARM proporciona la ejecución condicional de muchas instrucciones (no solo instrucciones de salto). Se usa la palanca de cambios en línea para desplazar / rotar el operando antes de que lo use la instrucción. Las instrucciones ARM tienen una longitud de 32 bits. Otros conjuntos de instrucciones como THUMB (longitud de instrucción de 16 bits) se proporcionan en ARM. ARM proporciona algunas instrucciones mejoradas (como DSP).

Referencias
1. El microcontrolador 8051 y los sistemas integrados que usan ensamblaje y C de Mazidi
2. Microcontrolador AVR y sistemas integrados: uso de ensamblaje y C por Mazidi
3. Guía del desarrollador del sistema ARM: diseño y optimización del software del sistema por Sloss
4. búsqueda en google y wikipedia

En lo que respecta al hardware del procesador, existen dos tipos básicos de conceptos para implementar la arquitectura del hardware del procesador.

Arquitectura RISC:

RISC es el acrónimo de Computing de conjunto de instrucciones reducido. En esta arquitectura, un microprocesador está diseñado para realizar un número menor de tipos de instrucciones para que pueda operar a una velocidad más alta (realizar más millones de instrucciones por segundo, o MIPS).
Dado que cada tipo de instrucción que debe realizar una computadora requiere transistores y circuitos adicionales, una lista más grande o un conjunto de instrucciones de computadora tiende a hacer que el microprocesador sea más complicado y más lento en la operación. Es por eso que menos instrucción significa rápido en las operaciones. La canalización es una de las características únicas de RISC. Se realiza superponiendo la ejecución de varias instrucciones en forma de canalización.

Ejemplo: Apple iPod y Nintendo DS, etc.

Arquitectura CISC:

CISC es el acrónimo de Complex Instruction Set Computing. La arquitectura CISC está diseñada para disminuir el costo de la memoria. Los programas grandes necesitan más almacenamiento, lo que aumenta el costo de la memoria y la memoria grande se vuelve más costosa.
Para resolver estos problemas, en la arquitectura CISC, el número de instrucciones por programa se reduce al incorporar el número de operaciones en cada instrucción. Por lo tanto, las instrucciones son más complejas.

Ejemplo: IBM 370/168, VAX 11/780, Intel 80486, etc.

Comparación entre la arquitectura RISC y CISC: siga el enlace->

Compare la arquitectura RISC y CISC del procesador

Comparación entre RISC y CISC:

RISC

CISC

Acrónimo

Significa ‘Computadora de conjunto de instrucciones reducido’.

Significa ‘Computadora de conjunto de instrucciones complejas’.

Definición

Los procesadores RISC tienen un conjunto más pequeño de instrucciones con pocos nodos de direccionamiento.

Los procesadores CISC tienen un conjunto más grande de instrucciones con muchos nodos de direccionamiento.

Unidad de memoria

No tiene unidad de memoria y utiliza un hardware separado para implementar las instrucciones.

Cuenta con una unidad de memoria para implementar instrucciones complejas.

Programa

Tiene una unidad de programación cableada.

Cuenta con una unidad de microprogramación.

Diseño

Es un diseño complejo completo.

Es un diseño fácil de cumplir.

Cálculos

Los cálculos son más rápidos y precisos.

Los cálculos son lentos y precisos.

Descodificación

La decodificación de instrucciones es simple.

La decodificación de instrucciones es compleja.

Hora

El tiempo de ejecución es muy menor.

El tiempo de ejecución es muy alto.

Memoria externa

No requiere memoria externa para los cálculos.

Requiere memoria externa para los cálculos.

Tubería

La canalización funciona correctamente.

La canalización no funciona correctamente.

Estancamiento

El estancamiento se reduce principalmente en los procesadores.

Los procesadores a menudo se estancan.

Expansión de código

La expansión del código puede ser un problema.

La expansión del código no es un problema.

Espacio del disco

El espacio está guardado.

El espacio está desperdiciado.

Aplicaciones

Se utiliza en aplicaciones de alta gama como procesamiento de video, telecomunicaciones y procesamiento de imágenes.

Se utiliza en aplicaciones de gama baja, como sistemas de seguridad, domótica, etc.

Otras respuestas son útiles y solo quiero compartir algo de (El Microcontrolador AVR y Sistemas Embebidos: Usando Ensamblaje y C);

CISC significa Computadora de conjunto de instrucciones complejas, mientras que RISC significa Computadora de conjunto de instrucciones reducidas.

Ahora, en las primeras computadoras, los diseñadores ponen muchas instrucciones en la CPU. Estas instrucciones realizan tareas muy complejas. Debido a esto, los microprocesadores tuvieron que realizar actividades muy complejas, lo que se conoce como procesadores de computadora de conjunto de instrucciones complejas.

Esto hizo que los diseñadores pensaran en simplificar y reducir la cantidad de instrucciones y, a medida que el concepto desarrollado procesadores resultantes utilizaran RISC.

Las ventajas de RISC son:

• RISC tiene un conjunto de instrucciones fijo que facilita el proceso de decodificación.
• RISC tiene una gran cantidad de registros y, por lo tanto, menos dependencia de la ubicación de la memoria
• RISC tiene un pequeño conjunto de instrucciones
• Más del 95% de las instrucciones se ejecutan con un solo ciclo de reloj, y muchas de las instrucciones del 5% se ejecutan con 2 ciclos de reloj, que no es el caso con CISC
• RISC tiene buses separados para datos y código (referidos como arquitectura harvard).
• Uno de los puntos más importantes es que RISC utiliza la arquitectura de carga / almacenamiento.

¡Espero eso ayude!

CISC [ ARQUITECTURA ORIENTADA] (compiladores de conjuntos de instrucciones complejas) se centra en terminar una tarea en pocas líneas de código de ensamblaje. por ejemplo MULT 3: 4, 6: 5. Esta instrucción cuando se ejecuta cargará dos números y los multiplicará y luego almacenará el resultado en un registro.
MULT aquí es una instrucción compleja y aquí no requerimos mucha carga y almacenamiento de elementos de la memoria de la computadora, sino que ellos (instrucciones CISC) actúan directamente sobre ella. Se enfatiza en las instrucciones de múltiples relojes.
RISC [ SOFTWARE ORIENTED] (Computación de conjunto de instrucciones reducida) aquí, en lugar de instrucciones complejas, buscamos instrucciones simples una por una que podrían completarse en un solo reloj. entonces, aquí en lugar de MULT como una sola instrucción, hay una serie de instrucciones de carga y almacenamiento
Ej: CARGA A, 3: 4
CARGA B, 6: 5
PROD A, B
TIENDA A, 3: 4
Diferenciando CISC y RISC
CISC : el compilador tiene que hacer un pequeño trabajo al traducir HLL a ensamblado ya que las declaraciones son bastante pequeñas. La principal dificultad es crear conjuntos de instrucciones complejas en hardware directamente. Hay un uso muy pequeño de RAM.
RISC: Como ya hemos visto más no. de instrucciones significa más uso de memoria y mucho trabajo también para el compilador, pero al mismo tiempo, las instrucciones RISC requieren menos hardware y aquí tenemos margen para canalizar (ejecutar más de una instrucción durante un solo ciclo de reloj) también.

RISC fue un intento de resolver parte de la complejidad del diseño en el diseño de hardware a mediados de los años 80. La idea era construir un ISA alrededor de una tubería simple, exportando la mayor parte de la complejidad al compilador y al sistema operativo. Esta tubería podría, en principio, alcanzar frecuencias más altas que una implementación CISC a través de la tubería, con muchas menos puertas. Cuando los transistores tenían una prima, este enfoque tenía sentido.

RISC intenta fundamentalmente eliminar todas las máquinas de estado complejas en la CPU. Operaciones de ciclo único (sin h / w mul, div, coma flotante, etc.), muchos registros (para que los compiladores descubran ILP), TLB administrado por software (h / w table walk es una máquina de estado compleja), instrucciones de longitud fija (decodificación más fácil ) etc. Con el tiempo, muchas compañías se subieron al carro (Sun, DEC, IBM, HP, Intel, AMD, ARM, MIPS) y RISC se convirtió en una palabra de moda de marketing.

A medida que la ley de Moore seguía avanzando y cada vez más transistores estaban disponibles, muchas de estas ideas dejaron de tener sentido (probablemente todavía tengan sentido en algunas aplicaciones de sistemas / microcontroladores integrados). La mayoría de las ISA modernas implementan operaciones de varios ciclos, TLB administradas h / w, instrucciones complejas que se rompen en múltiples uops, etc. Hasta el punto en que ya no existe una ISA moderna “RISC”. Y luego el desorden se generalizó, y esto se volvió aún menos relevante. Los defensores de la idea siguen cambiando su definición, afirmando que x86 es RISC internamente (no, eso es solo intentar usar una palabra de moda de marketing y ser genial. Intel hace lo que tiene sentido. Lea su documentación para ver que no todas las operaciones aparentemente complejas se rompen en Uops).

Yo diría que según la definición original, no hay RISC ISA en uso. Dos de las ISA más populares del mundo son CISC (x86, por supuesto, pero incluso ARM, especialmente la versión de 32 bits. La versión de 64 bits también tiene elementos CISC-y, aunque un poco menos). Power nunca afirmó ser puro RISC, y SPARC ha agregado elementos CISC-y con el tiempo.

¿Cuáles fueron las lecciones de RISC?

1. La longitud de instrucción fija es ideal para la simplicidad y uniformidad de decodificación (inconveniente: explota la huella de I-cache, y para muchas cargas de trabajo, eso es muy importante).
2. Deshágase de las complejas instrucciones que no usan los compiladores, sino solo los ensambladores. Evite la complejidad con el microcódigo y la verificación (inconveniente: puede implementar strcpy en 1 instrucción en x86. Excelente para potencia y I-cache b / w. Si tiene el presupuesto del transistor, ¡adelante!).
3. No todos los problemas deben resolverse en hardware. Esto, en realidad es la mayor lección.

RISC hizo una excelente contribución al debate sobre el diseño de CPU ISA, pero su influencia tiende a ser exagerada. No ayuda que los libros de texto de Hennessy y Patterson se usen para cursos complementarios, y los niños abandonan la escuela con la idea de que x86 es una abominación.

Una computadora de conjunto de instrucciones reducido (RISC / pronunciar como ˈrisk ‘/) es una computadora que solo usa instrucciones simples que se pueden dividir en múltiples instrucciones que realizan operaciones de bajo nivel dentro de un solo ciclo de reloj, como su nombre lo sugiere.
Tomemos un ejemplo de multiplicar dos números
A = A * B; <<< ====== esta es la declaración C.
Para esta tarea en particular, un procesador CISC vendría preparado con una instrucción específica (lo llamaremos “MULT”). Cuando se ejecuta, esta instrucción

1. Carga los dos valores en registros separados
2. Multiplica los operandos en la unidad de ejecución
3. Y finalmente tercero, almacena el producto en el registro apropiado.
4. Por lo tanto, toda la tarea de multiplicar dos números se puede completar con una sola instrucción:
5. MULT A, B <<< ====== esta es una declaración de ensamblaje
6. MULT es lo que se conoce como una “instrucción compleja”. Funciona directamente en los bancos de memoria de la computadora y no requiere que el programador llame explícitamente a ninguna función de carga o almacenamiento.

Los procesadores RISC solo usan instrucciones simples que pueden ejecutarse dentro de un ciclo de reloj.
Para realizar la serie exacta de pasos descritos en el enfoque CISC, un programador necesitaría codificar cuatro líneas de ensamblaje:
CARGAR R1, A <<< ====== esta es una declaración de ensamblaje
CARGUE R2, B <<< ====== esta es una declaración de ensamblaje
PROD A, B <<< ====== esta es una declaración de ensamblaje
TIENDA R3, A <<< ====== esta es una declaración de ensamblaje
Ventaja:-
Cada instrucción requiere solo un ciclo de reloj para ejecutarse, todo el programa se ejecutará en aproximadamente la misma cantidad de tiempo que el comando de ciclo múltiple “MULT”.
Estas “instrucciones reducidas” RISC requieren menos transistores de espacio de hardware que las instrucciones complejas, dejando más espacio para registros de propósito general. Porque todas las instrucciones se ejecutan en una cantidad de tiempo uniforme (es decir, un reloj). Para saber más sobre RISC y CISC, siga el siguiente enlace: – Diferencia entre arquitectura RISC y CISC

Procesadores RISC:

1. Número de instrucciones son menos
2. Menos modos de direccionamiento
3. Menos formato de instrucción
4. El tamaño de la instrucción es fijo.
5. Tener una unidad de control cableada
6. Ciclo de CPU único para ejecutar una instrucción
7. La lógica de control y la decodificación son simples
8. Gran cantidad de etapas de tubería
9. El tiempo de diseño es menor.
10. Menos portátil para errores de diseño
11. Compilador no complejo

12.Soporta instrucciones HLL

Procesadores CISC:

1. Número de instrucciones son más
2. Más modos de direccionamiento
3. Más formato de instrucción
4. El tamaño de la instrucción es variable.
5. Unidad de control microprogramada
6. Ciclo de CPU múltiple para ejecutar una instrucción.
7. La lógica de control y la decodificación son complejas
8. Dificultad en la implementación de la canalización
9. El tiempo de diseño es largo
10. Portátil significativo para errores de diseño
11. Compilador muy complejo

12. No admite instrucciones HLL

La Computadora de conjunto de instrucciones reducida ( RISC) y la Computadora de conjunto de instrucciones complejas ( CISC ) son los dos tipos de filosofías de diseño de microcontroladores.

RISC
1. Utiliza instrucciones de tamaño fijo
2. La mayoría de las instrucciones tardan el mismo tiempo en ir a buscar
3. Conjunto de instrucciones simple y pequeño

CARGA A, 1: 3
CARGA B, 4: 2
PROD A, B
TIENDA 1: 3, A

4. Menos modos de direccionamiento ya que la mayoría de las operaciones se registran en función
5. El diseño del compilador es complejo
6. El tamaño total del programa es grande ya que se requieren muchas instrucciones para realizar una tarea. Esto se debe a que las instrucciones son simples
7. Las instrucciones usan un número fijo de operandos
8. Ideal para procesadores que realizan operaciones dedicadas
9. Dado que las instrucciones son simples, pueden ser decodificadas por la unidad de control de hardware
10. La velocidad de ejecución es más rápida ya que la mayoría de las operaciones se basan en registros
11. Dado que el número de ciclos por instrucción os fija, proporciona un mejor grado de revestimiento de la tubería

CISC
1. Utiliza instrucciones de tamaño variable
2. La instrucción tiene un tiempo de recuperación diferente
3. El conjunto de instrucciones es grande y simple

MULT 2: 3, 5: 2

(Tenga en cuenta la diferencia entre el código de línea única RISC y este código complejo)
4. Modos de direccionamiento del compilador ya que la mayoría de las operaciones están basadas en memoria
5. El diseño del compilador es complejo
6. El tamaño total del programa es pequeño ya que se requieren pocas instrucciones para realizar una tarea. Esto se debe a que las instrucciones son complejas y poderosas.
7. las instrucciones tienen un número variable de operandos
8. Ideal para procesadores que realizan una variedad de operaciones.
9. Como las instrucciones son complejas, generalmente requieren una unidad de control microprogramada
10. La velocidad de ejecución es más lenta ya que la mayoría de las operaciones se basan en la memoria
11. Dado que el número de ciclos por instrucción varía, el revestimiento de la tubería tiene más burbujas o puestos

Diferencia RISC y CISC:

CISC: CISC significa Computadora de conjunto de instrucciones complejas. CISC es un tipo de técnica de diseño de procesador que funciona en base a un conjunto más amplio de instrucciones con muchos nodos de direccionamiento.

RISC: RISC significa Computadora de conjunto de instrucciones reducido. RISC es otro tipo de técnica de diseño de procesador que funciona en base a un conjunto de instrucciones más pequeño con pocos nodos de direccionamiento.

La diferencia entre CISC y RISC se da a continuación:

1. El procesador CISC tiene más instrucciones de configuración, mientras que RISC tiene pocas instrucciones.
2. La arquitectura del procesador CISC es compleja, mientras que la arquitectura del procesador RISC es fácil.
3. CISC tiene muchos modos de direccionamiento, mientras que RISC tiene pocos modos de direccionamiento.
4. Los procesadores CISC están menos canalizados mientras que los procesadores RISC están menos canalizados.
5. El procesador CISC tiene formato de instrucción variable, mientras que RISC tiene formato de instrucción fijo.
6. CISC tiene un conjunto de registros único, mientras que RISC tiene un conjunto de registros múltiples.
7. El tiempo de ejecución de CISC es alto, mientras que el tiempo de ejecución de RISC es bajo.
8. CISC es control de microprograma, mientras que RISC es control de hardware.
9. CISC tiene unidad de memoria, mientras que RISC no tiene unidad de memoria.
10. El cálculo es lento en CISC mientras que el cálculo es más rápido en RISC.

La arquitectura CISCS es una computadora de conjunto de instrucciones compleja

La arquitectura RISCS es un equipo de instrucciones reducido

características de CISCS

1. Se utiliza una gran cantidad de tipos de instrucción.
2. Se utiliza un gran número de modos de dirección.
3. Formato de instrucciones de longitud variable.
4. pequeño número de registro de uso general.
5. reloj por instrucciones se encuentran entre 2 y 15.
6. Principalmente unidad de control micro programada.

La mayoría de las instrucciones manipula el operando en la memoria.

Principales características de RISCS

1. Relativamente pocos conjuntos de instrucciones utilizados.
2. Relativamente pocos modos de direccionamiento … menos de 5.
3. gran número de registros de uso general utilizados.
4. El reloj por instrucciones se encuentra entre 1 y 2.
5. Control principalmente cableado.
6. todas las operaciones se ejecutan dentro del registro de la CPU

Soy consciente de una sola definición que tiene sentido.

Hay operaciones simples, como operaciones de memoria (cargar, almacenar, trylock – valores movidos entre el núcleo y la memoria) y operaciones aritméticas (agregar cosas, mover cosas, multiplicar cosas, … – valores manipulados dentro del núcleo).

Una instrucción compleja consiste en múltiples operaciones simples, como “obtener un valor de la memoria, agregar algún número especificado en un registro y luego volver a colocar el valor en la memoria”.

Un RISC no tiene instrucciones complejas.

Un CISC tiene instrucciones complejas.

CISC y RISC son filosofías de diseño arquitectónico. Las aplicaciones son algo completamente diferente y no están relacionadas, excepto por cómo se traducen en instrucciones de máquina.

CISC y RISC son paradigmas arquitectónicos competitivos para microprocesadores. RISC es conceptualmente más elegante y requiere menos transistores, pero debido a que Intel y AMD tienen mucho dinero para invertir en I + D, la arquitectura x86 todavía es capaz de superar a RISC.

Se recomienda que desarrolle software en un lenguaje portátil de nivel superior que el ensamblado, de modo que la arquitectura subyacente no importe.

CISC

1. Énfasis en hardware.
2. Incluye reloj múltiple.
3. Instrucciones complejas.
4. Memoria a memoria: “LOAD” y “STORE” se incorporan en la instrucción.
5. Ciclos altos por segundo debido al pequeño tamaño de los códigos.
6. Los transistores se utilizan para almacenar instrucciones complejas.

RISC:

1. Énfasis en el software.
2. Incluye reloj individual.
3. Instrucciones reducidas solamente.
4. Registrarse para registrarse: “LOAD” y “STORE” son instrucciones independientes.
5. Ciclos bajos por segundo debido al gran tamaño de los códigos.
6. Gasta más transistores en registros de memoria.

Una cosa que no veo mencionada es el costo y / o consumo de energía.
Si su procesador CISC tiene un elegante multiplicador de 64 bits, ocupa espacio (costo) y probablemente consume energía (calor) incluso cuando no está multiplicando.
No desea esa gran fuente de alimentación y enfriador de agua que tiene en su escritorio en su teléfono, por lo que se conforma con unas pocas docenas (rápidas) de instrucciones ARM (RISC) para hacer la multiplicación por usted.

RISC hace lo contrario, reduciendo los ciclos por instrucción al costo de la cantidad de instrucciones por programa
El enfoque CISC intenta minimizar la cantidad de instrucciones por programa, sacrificando la cantidad de ciclos por instrucción.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/ …
https://en.m.wikipedia.org/wiki/ …

Fue un poco difícil explicarlo en Quora, así que aquí hay páginas wiki que son muy recursos.