(컴퓨터구조) ❰05. CPU 성능향상 기법❱ _[ 05-3. CISC와 RISC ]

[ 05-3. CISC와 RISC ]

[ 0 ] “CPU명령어’와 “CPU성능향상기법” 관계

파이프라이닝이나 슈퍼스칼라 기법을 잘 사용하려면, 적절한 CPU명령어가 있어야한다.

 

[ 1 ] 명령어 집합

명령어 집합 / 명령어 집합 구조

• Instruction Set
• 정의 : CPU가 이해할 수 있는 명령어들의 모음
• 명령어 집합 구조(ISA; Instruction Set Architecture) : 또 다른 표현
  • 구조라는 이름이 적용된 이유? → CPU명령어가 가장 기초적인 명령어겠지? 이 명령어에 따라서 컴퓨터 구조와 설계방식이 달라진다. 따라서 구조라는 단어까지 붙음
• 명령어집합구조 실제 예
  • x86-64 ISA : 인텔 CPU
  • ARM ISA : 애플 아이폰 CPU

 

ISA의 중요성

• ISA가 다르면, 당연히 어셈블리어도 다르다. → 동일한 소스코드에 대한 컴파일 결과도 다르지.
• ISA는 단순히 CPU명령어가 아니다. CPU는 수많은 장치를 통제하며 협동한다. 즉, 다른 장치들에 대한 설계도 달라질 수 있다.
• 하드웨어가 소프트웨어를 이해하는 방식이 달라진다.

 

ISA의 큰 범주 2가지

• CISC
• RISC

 

[ 2 ] CISC

개념

• Complex Instruction Set Computer
• 복잡한 명령어 집합 컴퓨터
  • 복잡한 : 다양한 명령어가 있다. →  복잡한 기능을 수행하는 특별한 명령어들이 많다.
• 가변 길이 명령어 : 복잡하고 특별한 명령어들을 사용하기위해, 명령어 길이가 고정되지 않았다.
• 여러 클럭에 걸처 수행
• 다양한 주소 지정 방식

 

특징에 따른 장단점

• 다양한 명령어 : 장점
  • → 복잡한 수행도, 특별한 명령어들을 사용하면 명령 가능하다.
    
    • → 즉, 수행을 위해 명령어 조합의 양이 적다. 즉 용량이 절약된다.  (단순한 명령어들만 있다면, 복잡한 수행을 위해서 명령어들을 여러가지 방식으로 조합해서 사용해야하기에, 용량이 커진다.)

 

• 가변 길이 명령어 : 단점
  • → 각 명령어가 실행하는 처리단계에 걸리는 시간이 각각 다르다. 
    • → 길이와 시간이 다르니까, 규격화하기가 어렵다.
      • → 규격화 하기가 어려우니, 파이프라이닝 등의 기법 사용이 어렵다.

 

[ 3 ] RISC

개념

• Reduced Instruction Set Computer
• 줄어든 명령어 집합 컴퓨터
  • 명령어들이 종류가 적다. →  특별한 기능을 하는 특별한 명령어는 적다.
• 고정 길이 명령어 : 특별한 명령어를 줄여서, 고정길이로 만들 수 있었다.
• 주로 1클럭 내외의 실행시간
• 적은 주소 지정 방식

 

특징과 장단점

• 적은 명령어 집합 : 단점
  • → 복잡하고 특별한 수행을 하려면, 단순한 명령어들을 여러번 조합하여 명령문을 작성해야한다.
    • → 컴파일된 사이즈가 크다.
• 고정 길이 명령어 : 장점
  • → 규격화가 쉽다.
    
    • → 파이프라이닝 같은 기법들의 적용이 쉽다.