CISC

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

CISC (англ. Complex Instruction Set Computer - комп'ютер зі складним набором команд) - це архітектура системи команд, в якій більшість команд є комплексними, тобто реалізують певний набір простіших інструкцій процесора або шляхом співставлення з кожною CISC-командою певної мікропрограми, або принаймні можуть бути зведені до набору таких простих інструкцій. Крім того, ознаками CISC-архітектури можна вважати також наявність великої кількості методів адресації пам'яті з можливістю безпосередньої роботи з операндами в основній пам'яті комп'ютера. Тобто, CISC-архітектури відносяться, як правило, до класу двохадресних.

Архітектури з комплексними наборами команд, розвиток яких припав на кінець 60-х - 70-ті роки пропонували програмісту досить різноманітний набір порівняно високорівневих інструкцій машинної мови, таких, наприклад, як "виклик підпрограми" або "відняти одиницю та перейти, якщо результат ненульовий", а також велику кількість способів звертання до операндів в пам'яті для полегшення роботи зі складними структурами даних. В ті часи, за відсутності повноцінних мов програмування високого рівня та відповідних компіляторів, така апаратна підтримка високорівневого інструментарію програмування могла підвищити продуктивність праці програміста. До того ж, програма, складена з таких команд займала небагато в пам'яті комп'ютера.

Типовими прикладами CISC-архітектур були системи VAX, PDP-11, IBM S/360,сімейства мікропроцесорів Motorola 68000 та Intel x86.

Але з появою високорівневих мов та оптимізуючих компіляторів, розвитком електроніки, який спричинив здешевлення комп'ютерної пам'яті виявилось, що використання високорівневих машинних команд суттєво обмежує можливості до оптимізації програми, підвищення її швидкодії.

Зокрема, складні команди потребували багато часу на процедуру декодування, потребували багато апаратурних ресурсів для реалізації, що негативно відображалось на загальній швидкодії та складності системи. Далі, наявність спеціальних команд, таких як «виклик підпрограми» не завжди виправдовувала себе, в багатьох випадках доцільніше було б замість такої загальної команди використати набір елементарніших інструкцій, які в результаті спричиняли б виконання меншої кількості обчислень процесором. Це стосувалось і обчислювальних команд, які підтримували роботу з операндами в повільній пам'яті, що далеко не завжди давало оптимальний результат. Набагато ефективніше було б відокремити процедури роботи з пам'яттю (завантаження та збереження операндів) від проведення обчислень, що дало б можливість оптимізувати процедури звертання до запам'ятовуючого пристрою. Зрозуміло, що ці оптимізації повинні були виконуватись вже компіляторами з мов високого рівня, які до того часу досягли досить високого рівня функціональності.

Ці та інші проблеми CISC-архітектур призвели до створення в 80-ті роки RISC-архітектур (від англ. Reduced Instruction Set Computer - комп'ютер зі скороченим набором команд), які вибудовують прямо протилежну модель системи команд з максимальним спрощенням семантики машинної команди, зведенням її до елементарної, мінімізацією методів адресації пам'яті тощо та принциповою орієнтацією на мови високого рівня й оптимізуючі компілятори з них, аніж на програмування безпосередньо в машинних мовах.

Сучасні CISC-архітектури, такі як останні втілення сімейства процесорів x86, хоч і відповідають CISC-концепції на рівні архітектури системи команд, але всередині процесора реалізують якраз пристосованішу до сьогоднішніх реалій RISC-модель, трансформуючи потік CISC-команд в процесі виконання в набори з простіших RISC-мікрооперацій, які й виконуються процесором.