Günümüzün en önemli teknolojilerinin başında gelen işlemcilerin her biri farklı özelliklere sahip. Her işlemci, donanımsal özellikleri ile birbirinden ayrılabilir. İşlemcilerin birbirinden ayrıldığı önemli noktalardan biri de sahip oldukları komut işleme mimarileri. Günümüzde işlemcilerin kullandığı öncü iki farklı mimari bulunur. Bu mimariler RISC ve CISC mimarileridir.
CISC Mimarisi
İki mimarinin de çıkış yaptığı yıllara bakılırsa CISC mimarisi daha eski bir mimari. “Complex Instruction Set Computer” açılımına sahip. Türkçe’ ye ise “Kompleks Komut Seti Bilgisayarı” olarak çevrilebilir. Bilgisayarların ve dijital elektronik ürünlerinin henüz yaygınlaşmaya başladığı 70’ li yıllarda, teknolojinin o dönem özelinde yeniliği ve gelişme seviyesinin başlangıç aşamasında olması , beraberinde pahalılık özelliği ve depolama eksikliğini beraberinde getirmiş. Dönemin şartlarında geliştirilen CISC mimarisi, bu eksikliklerden çok da etkilenmeyecek bir mimari. CISC mimarisinde, bilgisayarın algılayacağı komutlar sabit bir uzunlukta değil. Her bir komut, gerektirdiği kadar uzun tutulmuş. Diğer bir özelliği ise komutların karmaşık olması. Bu karmaşıklık, tek bir komut satırının arka planda birkaç farklı komutun birleşmesiyle oluşup, bir çok saat darbesi sürecek işlemler yapması nedeniyle oluşuyor. Ancak bu özelliği sayesinde, bellekte daha az yer kaplayarak, özellikle meydana çıktığı dönemlerin önemli eksiklerinden birine çare bulmuş oluyor.
CISC mimarisine sahip işlemci tasarımları için üç farklı temel belirlenmiş ve bu mimari ile üretilecek işlemciler için bu temeller referans alınmış. Bunlara bir göz atacak olursak;
.Mikrokod kullanmak
.Zengin komut kümesi oluşturmak
.Yüksek seviyeli komut kümesi oluşturmak
Yukarıda belirtilen temellere, “CISC Tasarım Kararları “ ismi verilir ve üretilen CISC işlemciler de bu temeller esas alınır.
CISC mimarisinde, kullanıcı daha az komut yazarak daha fazla işlem yerine getirebilir. Bu da daha az boyut ile daha çok iş yapma manasına gelir. Ancak bu yapı, isminden anlaşılacağı üzere, beraberinde büyük bir karmaşıklık getirir.
RISC Mimarisi
CISC mimarisinin getirdiği karmaşıklığın önüne geçmek amacı ile, RISC mimarisinin geliştirilme ihtiyacı doğdu. RISC, “ Reduced Instruction Set Computer” açılımına sahip. Türkçe’ ye ise “Azaltılmış Komut Seti Hesaplayıcı” olarak çevrilebilir. İsminden anlaşılacağı gibi, CISC mimarisine göre daha az sayıda komut bulunur. RISC mimarisinde her bir komut, sabit uzunluğa sahip. RISC mimarisinin temeli ‘load/store’ prensibine dayanır. Belleklere okuma ve yazma işlemleri, sadece bu komutlar vasıtasıyla gerçekleştirilir. Her bir komut basit bir işlem için ayrılmıştır. CISC mimarisinde ki bir komutla bir çok işlemi aynı anda yapmak yerine, işlemler sırasıyla farklı komutlar kullanılarak yerine getirilir. Otuz iki adet genel amaçlı kaydedici sayısına sahiptir. Bu mimaride komut işlenmesi sırasında, birden fazla komutun aşamalı olarak birden fazla hat üzerinde yapan ‘pipelining’ tekniği kullanılarak yüksek performans elde edilir.
Farkları
. RISC mimarisi, genellikle aynı saat hızında çalışan CISC mimarisine göre daha hızlı çalışır. Ancak bu komut işleme hızından dolayı büyük bellek ve hızlı RAM ihtiyacı doğar.
. CISC mimarisinde kademeli komut işleme tekniği kullanılırken, RISC işlemci de ‘pipelining’ tekniği kullanılır.
.RISC mimarisinde bulunan komutlar, CISC komutları kadar güçlü değildir.
İki mimari arasında genel işleyiş, komut uzunluğu ve komutların iş yapma kapasiteleri açısından da farklılıklar bulunmakta. Örnek vermek gerekirse, işlemci içerisinde basit bir çarpma kodu olan ‘MUL’ işlemi, CISC mimarisinde tek bir komut ile yapılırken, RISC mimarisinde sıralı dört komut ile yapılır. Ancak bu yapı, CISC mimarisinin daha hızlı çalıştığı anlamına gelmez. Bu işlemden sorumlu tek bir satır komutun, arka planda dört komutluk iş yaptığı anlamına gelir. CISC yapısında, tek bir komutla çarpım değerleri belleklerden okunur, çarpma işlemi yapılır ve çarpım sonucu tekrar belirtilen bellek adresine yazılır. Ancak bu işlem basamakları RISC için farklıdır. Yukarıda belirtildiği gibi RISC mimarisinin önemli özelliklerinden birisi, ‘load/store’ yapısı. Çarpım işlemi için ilk önce bellekten okuma işlemi ‘load’ komutları ile yapılır. Devamında çarpım işlemi gerçekleştirilip sonuç bulunur. Elde edilen sonuç ise ‘store’ komutu ile tekrardan belleğe yazılır. Toplamda dört komut ile bu işlem tamamlanmış olur.
Son zamanlarda RISC mimarisi daha ön planda olsa da her iki işlemci mimarisi de günümüzde aktif olarak kullanılmaktadır. Bellekte tuttukları boyut, çalışma hızı, paralel olarak komut işleme gibi özellikleri sebebiyle birbirlerinden ayrılan mimariler, yapılmak istenen tasarıma göre farklı kullanım alanları bulabilmekte.
Kaynakça
medium.com
web.karabuk.edu.tr
wikipedia.org
