Was bedeutet "RISC"- und "CISC"-Architecture ?
CPUs werden nach unterschiedlichen Konzepten gebaut: RISC steht für "Reduced Instruction Set Computer" und CISC steht für die "Complex Instruction Set Computer" Bauweise.
In einer CPU wird das jeweilige Programm durch Instruktionen (fest verdrahtete Befehle) abgearbeitet. Je mächtiger diese CPU-Instruktionen sind, desto einfacher darf der Programm-Code sein. Und je einfacher diese CPU-Instruktionen sind, desto mächtiger muss der Programm-Code sein.
Beide Bauweisen können dieselben Probleme auf unterschiedliche Art lösen. Bei CISC ist die CPU intelligent, bei RISC muss mehr Intelligenz im Programm-Code enthalten sein, da bei dieser CPU alle komplexen Instruktionen fehlen (reduced). Hinzu kommt, dass durch das Weglassen von einfachen aber selten benutzten CISC-Instruktionen der RISC-Befehlssatz zusätzlich reduziert werden kann. Was übrig bleibt ist eine RISC-CPU mit einfachen, oft benutzten Instruktionen.
Deshalb ist die Compiler-Qualität bei einer RISC CPU so wichtig. Der Compiler übersetzt das Programm von einer Programmiersprache (FORTRAN, C, C++ etc.) in einen Programm-Code, welcher von der CPU direkt verstanden wird. Für eine RISC-CPU muss der Compiler komplexe Probleme so intelligent auflösen, dass trotzdem nicht zu viele Einzelschritte entstehen. Man spricht deshalb auch oft von Compiler-Intelligenz'. Für eine CISC CPU ist der Compiler ein erheblich einfacherer Übersetzer, da ja für die komplexen Situationen spezialisierte CPU-Instruktionen vorhanden sind.
RISC-Systeme haben einfacher gebaute CPUs und benötigen deshalb intelligente Compiler und wegen desm umfangreicheren Programm-Codes auch etwas mehr Speicher (RAM und Cache).
Welches sind nun die Vorteile der RISC-Bauweise? Da die CPU einfach konzipiert ist, kann sie ohne Komplexität gebaut werden. Dadurch entstehen kurze Signalwege und die CPU kann schneller betrieben werden. Bei einer Alpha CPU sind dies zurzeit bis 500 MHz oder 500'000'000 Berechnungs-Takte in jeder Sekunde! Das ergibt dann eine Leistung von 2000 MIPS (MIPS = Millionen Instruktionen pro Sekunde)! Und da es nur noch einheitlich einfache Instruktionen gibt, benötigen alle gleichviel Rechenzeit, was wiederum eine Art Fliessband' in der CPU ermöglicht, welches bei jedem Zyklus verschiedene Programmteile an verschiedenen Orten gleichzeitig bearbeiten kann. Man spricht hier sehr treffend von einem Pipeline-Design. Beim heutigen Alpha Prozessor werden durch diese internen Parallelisierungen bereits vier Instruktionen pro Takt gerechnet. Die nächste Generation Alpha wird dann bereits sechs Instruktionen pro Takt bewältigen. Und das bei wiederum gesteigerter Taktrate!
Das Gesamtresultat ist dann ein sehr schnelles und trotzdem kostengünstiges System, welches zudem flexibler und zukunftssicherer ist, da neue Instruktionen jederzeit problemlos in diese einfache Architektur integriert werden können.
Wer braucht schon eine 64-Bit Architektur. Die Antwort ist einfach: speicherhungrige Applikationen! Dieser Hauptspeicher (Memory) wird mit Nummern adressiert, und an jeder Adresse können dann Daten hinterlegt oder abgerufen werden.
Je mehr Bits auf einmal verarbeitet werden können, desto mehr solcher individueller Speicherplätze können direkt adressiert werden. Die Tabelle zeigt auf, welche Steigerungen von einer Architektur zur anderen realisiert werden können. Der Sprung von 32-Bit auf 64-Bit erlaubt eine 4,3 Milliarden mal grössere direkte Adressierung. Man geht heute davon aus, dass alle 12-18 Monate 1-Bit mehr Adressraum benötigt wird. Die 64-Bit-Architektur wird uns folglich noch weit ins dritte Jahrtausend begleiten!
Daneben bietet die 64-Bit-Verarbeitung aber auch den wichtigen Vorteil, dass sie ganz einfach schneller ist. Und wenn auch heute noch nicht alle Benutzer die 64-Bit-Power voll ausnutzen können, so ist es doch angenehm zu wissen, dass man schon auf dem richtigen Pferd sitzt und ein schmerzvolles Umsteigen schon gar nicht mehr nötig sein wird. Denn bei hunderttausenden von Digital Kunden ist die Umstellung zur 64-Bit-Verarbeitung schon längst einem einem robusten Dauerbetrieb gewichen.
In einer CPU wird das jeweilige Programm durch Instruktionen (fest verdrahtete Befehle) abgearbeitet. Je mächtiger diese CPU-Instruktionen sind, desto einfacher darf der Programm-Code sein. Und je einfacher diese CPU-Instruktionen sind, desto mächtiger muss der Programm-Code sein.
Beide Bauweisen können dieselben Probleme auf unterschiedliche Art lösen. Bei CISC ist die CPU intelligent, bei RISC muss mehr Intelligenz im Programm-Code enthalten sein, da bei dieser CPU alle komplexen Instruktionen fehlen (reduced). Hinzu kommt, dass durch das Weglassen von einfachen aber selten benutzten CISC-Instruktionen der RISC-Befehlssatz zusätzlich reduziert werden kann. Was übrig bleibt ist eine RISC-CPU mit einfachen, oft benutzten Instruktionen.
Deshalb ist die Compiler-Qualität bei einer RISC CPU so wichtig. Der Compiler übersetzt das Programm von einer Programmiersprache (FORTRAN, C, C++ etc.) in einen Programm-Code, welcher von der CPU direkt verstanden wird. Für eine RISC-CPU muss der Compiler komplexe Probleme so intelligent auflösen, dass trotzdem nicht zu viele Einzelschritte entstehen. Man spricht deshalb auch oft von Compiler-Intelligenz'. Für eine CISC CPU ist der Compiler ein erheblich einfacherer Übersetzer, da ja für die komplexen Situationen spezialisierte CPU-Instruktionen vorhanden sind.
RISC-Systeme haben einfacher gebaute CPUs und benötigen deshalb intelligente Compiler und wegen desm umfangreicheren Programm-Codes auch etwas mehr Speicher (RAM und Cache).
Welches sind nun die Vorteile der RISC-Bauweise? Da die CPU einfach konzipiert ist, kann sie ohne Komplexität gebaut werden. Dadurch entstehen kurze Signalwege und die CPU kann schneller betrieben werden. Bei einer Alpha CPU sind dies zurzeit bis 500 MHz oder 500'000'000 Berechnungs-Takte in jeder Sekunde! Das ergibt dann eine Leistung von 2000 MIPS (MIPS = Millionen Instruktionen pro Sekunde)! Und da es nur noch einheitlich einfache Instruktionen gibt, benötigen alle gleichviel Rechenzeit, was wiederum eine Art Fliessband' in der CPU ermöglicht, welches bei jedem Zyklus verschiedene Programmteile an verschiedenen Orten gleichzeitig bearbeiten kann. Man spricht hier sehr treffend von einem Pipeline-Design. Beim heutigen Alpha Prozessor werden durch diese internen Parallelisierungen bereits vier Instruktionen pro Takt gerechnet. Die nächste Generation Alpha wird dann bereits sechs Instruktionen pro Takt bewältigen. Und das bei wiederum gesteigerter Taktrate!
Das Gesamtresultat ist dann ein sehr schnelles und trotzdem kostengünstiges System, welches zudem flexibler und zukunftssicherer ist, da neue Instruktionen jederzeit problemlos in diese einfache Architektur integriert werden können.
Wer braucht schon eine 64-Bit Architektur. Die Antwort ist einfach: speicherhungrige Applikationen! Dieser Hauptspeicher (Memory) wird mit Nummern adressiert, und an jeder Adresse können dann Daten hinterlegt oder abgerufen werden.
Je mehr Bits auf einmal verarbeitet werden können, desto mehr solcher individueller Speicherplätze können direkt adressiert werden. Die Tabelle zeigt auf, welche Steigerungen von einer Architektur zur anderen realisiert werden können. Der Sprung von 32-Bit auf 64-Bit erlaubt eine 4,3 Milliarden mal grössere direkte Adressierung. Man geht heute davon aus, dass alle 12-18 Monate 1-Bit mehr Adressraum benötigt wird. Die 64-Bit-Architektur wird uns folglich noch weit ins dritte Jahrtausend begleiten!
Daneben bietet die 64-Bit-Verarbeitung aber auch den wichtigen Vorteil, dass sie ganz einfach schneller ist. Und wenn auch heute noch nicht alle Benutzer die 64-Bit-Power voll ausnutzen können, so ist es doch angenehm zu wissen, dass man schon auf dem richtigen Pferd sitzt und ein schmerzvolles Umsteigen schon gar nicht mehr nötig sein wird. Denn bei hunderttausenden von Digital Kunden ist die Umstellung zur 64-Bit-Verarbeitung schon längst einem einem robusten Dauerbetrieb gewichen.