Cisc- и risc-архитектура компьютеров

Разработка машинного языка требует предварительного принятия многих решений. Одно из них состоит в выборе между построением сложной машины, способной декодировать и выполнять широкий спектр разнообразных команд, и созданием более простой машины, которая будет иметь ограниченный набор ко­манд. К первому варианту относятся компьютеры с CISC-архитектурой (Complex Instruction Set Computer — компьютер со сложным набором команд), а ко вто­рому — компьютеры с RISC-архитектурой (Reduced Instruction Set Computer — компьютер с ограниченным набором команд). CISC-компьютер проще програм­мировать, поскольку единственная его команда позволяет решить задачу, вы­полнение которой в RISC-компьютере потребует длинной последовательности бо­лее простых команд. Однако CISC-компьютер сложнее сконструировать, и он об­ходится дороже как при создании, так и при эксплуатации. Более того, многие сложные команды найдут лишь ограниченное применение, вследствие чего могут оказаться просто балластом, создающим дополнительную бесполезную нагрузку.

Для уменьшения числа используемых электронных цепей CISC-процессоры обычно конструируются по двухуровневой схеме, при которой каждая машинная команда в действительности выполняется как последовательность простейших операций. В такие процессоры обычно встроен блок специальных ячеек памяти, называемых памятью микрокоманд, в которых записана программа, именуемая микропрограммой. Именно эта микропрограмма управляет выполнением слож­ных команд машинного языка. Кроме того, в микропрограмму можно вносить коррективы и тем самым изменять смысл команд машинного языка. Таким об­разом, помимо поддержки расширенного набора команд CISC-процессоров, реализуемой без использования сложных электронных схем, наличие микропро­граммы позволяет настраивать один и тот же тип центрального процессора на поддержку различных специализированных команд машинного языка просто посредством внесения необходимых изменений в микропрограмму.

Сторонники RISC-архитектуры заявляют, что все эти преимущества не оправды­вают издержки, связанные с поддержкой микропрограммирования. Они утвержда­ют, что лучше спроектировать более простую машину с небольшим, но тщательно продуманным набором команд. Такой подход позволяет избежать усложнения кон­струкции, связанного с поддержкой памяти микропрограмм, что приводит к упрощению проектирования центрального процессора. Однако это означает, что программы на машинном языке для RISC компьютеров будут значительно длиннее программ для CISC-компьютеров, так как для выполнения сложных операций потребуется несколько отдельных машинных команд, тогда как в CISC-архитектуре тот же результат достигается с помощью единственной команды.

В настоящее время на рынке представлены оба вида процессоров — как с CISC-, так и с RISC-архитектурой. Процессоры серии Pentium, выпускаемые компанией Intel, являются примером центральных процессоров с CISC-архитектурой, тогда как процессоры серии PowerPC, выпускаемые компаниями Apple Computer, IBM и Motorola, имеют RISC-архитектуру.