[운영체제] 4. CISC와 RISC

CISC와 RISC

① CISC(Complex Instruction Set Computer)

1. 복잡한 명령어 집합을 가지고 있는 CPU 구조.
2. 명령어의 개수 증가에 따라 프로세서 내부 구조가 매우 복잡해지고, 고속으로 작동되는 프로세서를 만들기 힘듦.
3. 주로 메인프레임이나 펜티엄 시리즈와 같은 CISC CPU도 내부적으로 복잡한 명령어들을 단순한 명령어로 나누어 명령어 파이프라인에서 처리하기 때문에 실제 내부 작동 원리는 RISC와 같음.

 

ex) 복잡한 명령어: 메모리 1의 내용 X 메모리 2의 내용 -> 메모리 3에 삽입

 

② RISC(Reduced Instruction Set Computer)

1. CISC에서 실제 쓰이는 명령어가 몇개 되지 않는다는 사실을 바탕으로, 적은 수의 명령어만으로 명령어 집합을 가지고 있는 CPU 구조.
2. 파이프라이닝 기술을 도입할 수 있어 빠른 동작 속도와 하드웨어 단순화 및 효율화, 가격 경쟁력 우위 등의 장점들을 가짐.
3. RISC는 대부분 현대 프로세서 디자인에 채택되어 있고, 임베디드 프로세서에도 사용됨.

 

② CISC의 특징

1. 명령어의 포맷이나 길이에 관한 규칙이 없음

: 각각의 명령어가 프로세싱 기능의 극대화를 위해 가장 적합한 포맷과 크기를 갖도록 설계됨.
2. Micro-Rom 방식의 명령어 디코딩

: Micro-Rom (= Microcode-Rom, 기계어를 쉽게 추가할 수 있도록 이용하는 방식) 방식은 로직의 크기를 줄이고 비교적 복잡한 프로세스들을 수행할 수 있지만, 랜덤 로직 방식보다 오랜 프로세싱 시간을 필요로 함.
3. 하나 이상의 클럭 주기로 하나의 명령어 실행

: RISC에서는 하나의 클럭에 하나의 명령어가 수행되는데, CISC에서는 명령어 길이에 따라 하나 이상의 클럭이 소요될 수 있음.

 

④ RISC의 특징

1. 고정 길이 명령어

: 신속한 프로세싱을 위해 파이프라인 프로세싱이 가능하여 클럭 주기당 하나의 명령어 실행이 가능함.
2. 랜덤 로직 방식의 명령어 디코딩

: 빠른 프로세스 수행은 가능하지만 복잡한 프로세스들에는 비효율적.

3. 단일 클럭 프로세싱

: 파이프라인 프로세싱이라고도 하며 클럭 주기당 하나의 명령어 실행.

 

⑤ CISC vs RISC

	CISC	RISC
구조	복잡	단순
구성	복잡, 많은 명령어	간단, 최소 명령어
명령어 길이	가변적	고정된 길이
레지스터	적음	많음
처리속도	느림	빠름
전력소모	많음	적음
용도	개인용 컴퓨터 ex) PC 상의 Intel 프로세서	서버, 워크스테이션

 

※ RISC에서 레지스터가 많은 이유: 많은 수의 Register로 메모리 접근을 줄이는 구조이기 때문에.

 

⑥ EPIC(Explicity Parallel Instruction Computing)

1. 여러 명령어를 병렬로 실행 가능한 CPU 구조.
2. Intel에 의해 개발되었고 RISC + VLIW 조합으로 구성됨.

3. 분기 예측이 가능하여 파이프라인 해저드 방지.

 

※ VLIW(Very Long Instruction Word)

: 여러가지 독립적인 연산 여러개가 하나의 명령어에 들어가 있는 구조.

 

※ 파이프라인 해저드

: 분기 명령어와 같은 이벤트들이 필요없는 주기들을 생성하여 파이프라인이 중단되는 상태.