Hesaplama hızı, hassaslık ve programlama kolaylığı sağlamak için değişik işlemlerle zenginleştirerek değişik işlemciler tasarlamak mümkündür. En yaygın olan mimariler CISC (Complex Instruction Set Computer – Komut Kümesi Karmaşık Olan Bilgisayar) ve RISC (Reduced Instruction Set Computer – Komut Kümesi Asgari Olan Bilgisayar) mimarileridir.

Adı geçenler en yaygın olan mimarilerdir. Bunların dışında, basit bir hesap makinesinden başlamış, en karmaşık süper bilgisayarlara kadar ne varsa her birinin orjinal bir mimarisi olmasa bile, en azından bir mimari özelliği vardır.

Tp = S  x  A  x  Ta

Tp= Programın icra süresi

S: Komutların Sayısı

A: Bir komutun sürüldüğü aşamaların ortalama sayısı

Ta: Bir aşamayı sürdürme süresi

Tp nin en minumum değeri doğal olarak S , A ve Ta nın minumum değerlerinde elde edilir. Ancak takdir edersiniz ki bu 3 parametrenin aynı anda minumum olma şansı yoktur. Bilgisayarın yapı ve çalışma özelliğinden dolayı buradaki bir parametre düşerken diğeri yükselmekte, diğeri düşerken başka bir parametre yükselmektedir. Burada CISC ve RISC mimarileri iki ayrı yöntem kullanmıştır.

 

CISC Mimarili İşlemciler

Tp’yi en aza indirmek için, CISC mimari, S’i minimumlaştırmak yolunu seçmiş ve bu sırada A ve Ta değerlerinin yükselmesinden doğacak kayıpların kazanca nispeten daha az olacağını iddia etmektedir. Uygulama alanında yoğun olarak rastlanması tahmin edilen ve nispeten karmaşık olan işlemler içinde komutlara sahiptir. Bu komutlar asembler dilinde kolay ve hızlı programlama ortamı sağlarlar. Yüksek seviyeli programlama dillerini destekler ve yüksek performanslı derleyiciler tasarlamak gerektiğini iddia eder.

Örnek:
C yi 1 azalt
Eğer C =! 0 döngü başına atla

gibi elementar işler uygun olarak DEC ve JNZ komutlarıyla gerçekleştirilir. Fakat programlamalarda bu iki işlem çok yoğun olarak birlikte rastlandığından dolayı 8086 dan başlayarak Intel in bütün mikroişlemcileri bu iki komutu birlikte icra eden LOOPNZ komutu ile donatılmaktadır. Bunun gibi bir çok örnek vardır.

CISC Dezavantajı 

Karmaşık işlemleri gerçekleştiren komutlar programlarda seyrek olarak rastlanmakta ve asembler dilinde programlamayı kolaylaştırmanın bedeli olarak rastlanmakta ve asembler dilinde programlamayı kolaylaştırmanın bedeli olarak derleyicilerin işini zorlaştırmaktadır. Yani ayrı ayrı problemlerin asemblerde kolay programlanması açısından faydalı olan karmaşık komutlar, yüksek seviyeli dillerde yazılmış programların kolay ve hızlı derlenmesi yolunda bir kargaşaya sebep olurlar.

Bu dezavantaj, bir grup işlemci teoriğinin alternatif olan RISC mimarisine yönelmesi için esas sebep olmuştur.

RISC Mimarili İşlemciler

A x Ta  çarpımını minimumlaştırmak yolunu seçmiş, bu sırada S’in değerinin yükselmesinden doğacak kayıpların kazanca nispeten az olacağını iddia etmektedir. Hatırlatalım ki bunlar alternatif gibi görünse de birbirini reddeden mimariler değil, hatta bir sistem dahilinde bir araya gelebilen mimarilerdir.

CISC mikroişlemciler tarafından her biri tek bir çok fonksiyonlu komutla gerçekleştirilebilen işlemler RISC mikroişlemciler tarafından birkaç komutla gerçekleştirilir. Derleyici için kolay olmasına ve basit donanımla hızla gerçekleştirilmesine özellikle dikkat edilir.

Aynı problem için tipik bir RISC ve tipik bir CISC işlemcisine yönelik olarak tertiplenmiş olan iki program karşılaştırıldığında, kullandıkları komutların toplam sayısına göre birinci program ikinciden ortalama olarak 1.66 kat uzun olur. Burada RISC mimari yapısının verimlilik kaybı olduğu kanaatine varılabilir, bu teorik olarak doğru gibi gözükse de gerçekte böyle değildir. Çünkü RISC mimarisi, söz konusu kayıpları kısmen önlemek, kısmen de telafi etmek için kendine özgü ilkeler bulmuştur.

Bir çok özel amaçlı kontrol kartlarının merkezinde RISC işlemcileri durur. Bunlardan en yaygın olanı : PIC, 80×86, IBM 801, MIPS ailesi, SPRAS ailesi, POWER PC ailesi, Motorola 88000 ailesi, ARM vb.

 

Kaynaklar: 1) Bilgisayar Mimarisi – Doç. Dr. Şirzat KAHRAMANLI

2) Ders Notları – Yrd. Doç. Dr. Rıfat KURBAN

 

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu girin!
Lütfen isminizi giriniz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.