Processeurs RISC et CISC

RISC

La technologie "Reduced Instruction Set Computer" n'est pas une révolution et remonte aux années 1970! Elle est plutôt la reconnaissance d'un ensemble d'avancées technologiques, comme l'apparition des mémoires-caches. RISC est basé sur la simplicité.

Mais le terme de "Reduced Instruction Set Computer" peut induire des erreurs de compréhension, car l'augmentation des performances d'un processeur RISC, n'est pas nécessairement due à la réduction du nombre d'instructions.

Le but étant en fait de :

• Utiliser un jeu d'instructions simple facilement implanté sous forme de machine pipeline.
• Utiliser une technologie de compilateur sophistiquée permettant de générer un code optimal.

En fait la technologie RISC est plutôt une philosophie de conception qu'un ensemble de règles strictes et chaque processeur RISC présente sa personnalité propre.

Les seuls point communs de calculateurs RISC sont les suivants :

• Les instructions de type Load et Store sont les seules qui permettent d'accéder à la mémoire. Dès ce moment, le jeu d'instructions, tout comme le CPU et la gestion de fautes de page, est très simplifié... et le temps de cycle est diminué.
• Les opérations entre les registres s'effectuent en un seul cycle, ce qui permet un contrôle simple qui peut être définitivement câblé sans recourir au microcode. Les opérations qui nécessitent plusieurs cycles (virgule flottante par exemple) sont alors exécutées soit de façon logicielle, soit dans un coprocesseur de façon à ne pas ralentir le CPU.
• Les instructions du CPU sont simples, ce qui facilite le décodage et simplifie la gestion de la mémoire.

Pour en savoir plus: http://marpix1.in2p3.fr/calo/my-web/archi/chap7/page11.html

CISC

"Complex Instruction Set Computer" détermine une façon de fonctionner pour les microprocesseurs obéissants à cette philosophie. En effet, ces calculateurs traitent des instructions de tailles et de longueurs variables qui s'échelonnent de 16 bits à plusieurs dizaines de Ko suivant les modèles. De plus ces instructions n'ont pas le même format, et les codes ne se découpent pas de la même manière en champs élémentaires à chaque fois.

Cette spécificité s'explique par le fait de minimiser l'occupation mémoire, et les appels à cette mémoire qui est réputée pour sa lenteur de réaction. Et tout ceci rend le fonctionnement de la machine assez complexe et pousse les calculateurs à extraire plusieurs instructions à l'avance de manière à anticiper sur le résultat du calcul en cours, tout cela pour ne pas ralentir la chaîne (ou pipeline).

Cet état de fait rend les calculateurs comme les Pentium très complexes dans leurs unités de codages.

Conclusion

Voici les quelques concepts de base qui régissent les CPU RISC. Ces concepts ne sont pas nouveaux, mais sont issus de réflexions des années '75. Notamment, le supercalculateur CRAY-1 était bâti sur ces constatations. Et son inventeur Seymour Cray déclarait :
"La plupart des machines ont un jeu d'instructions sophistiqué qui nécessite beaucoup plus d'accès-mémoire dans les instructions que les machines que j'ai conçues. Je suis pour la simplicité, quand c'est trop compliqué, je ne peux pas comprendre."

Voilà un bon résumé de la situation, et cela éclaire un peu la vision confuse que nous avons généralement de ces fondations si importantes qui animent nos ordinateurs. Les calculateurs RISC sont conçus pour être exploitables le plus facilement possible, et en utilisant le plus possible toutes les capacités hardware de la puce.

Ce qui ordonne les définitions suivantes :

• Exécuter une instruction par cycle de la machine.
• Avoir la même taille pour toutes les instructions, la taille du programme n'étant pas une considération prioritaire.
• N'accéder à la mémoire que pour charger et décharger les registres.
• Assurer un meilleur support possible aux langages comme le langage C.

On constate que comme Mac OS, les processeurs RISC sont conçus pour être exploitables plus facilement. A l'inverse, le CISC est peut-être plus complet, mais son utilisation est plus complexe et plus chère. Et souvent, les résultats sont moins brillants.

Sources

http://www.macfinder.org/oldies/archives/risc.html
( MacFinder | (C) 1999-2002 par Denis BAURAIN, Régis ROSTAGNI et Thomico SISOWATH. )