क्या RISC हमेशा CISC से तेज़ होता है?

स्वाभाविक रूप से नहीं। RISC की सरलता पाइपलाइनिंग और उच्च घड़ी दरों को आसान बनाती है, लेकिन एक CISC निर्देश प्रति निर्देश अधिक काम कर सकता है। व्यवहार में उच्च-प्रदर्शन CISC प्रोसेसर निर्देशों को RISC-जैसे ऑपरेशंस में अनुवादित करते हैं, इसलिए प्राप्त प्रदर्शन केवल ISA लेबल पर नहीं, बल्कि पूरे माइक्रोआर्किटेक्चर पर निर्भर करता है।

ARM और RISC-V को RISC आर्किटेक्चर क्यों कहा जाता है?

दोनों सरल, ज्यादातर निश्चित-लंबाई वाले निर्देशों के छोटे सेट का उपयोग करते हैं जिसमें लोड-स्टोर मेमोरी मॉडल और कुछ एड्रेसिंग मोड होते हैं — जो RISC दर्शन के परिभाषित गुण हैं — जो उन्हें लागू करने में कुशल और ऊर्जा-बाधित और उच्च-थ्रूपुट डिज़ाइनों के लिए उपयुक्त बनाते हैं।

RISC और CISC

RISC और CISC दो विपरीत निर्देश-सेट दर्शनों के नाम हैं: रिड्यूस्ड इंस्ट्रक्शन सेट कंप्यूटर (reduced instruction set computers) सरल, एकसमान, रजिस्टर-से-रजिस्टर निर्देशों के छोटे सेट का पक्ष लेते हैं, जबकि कॉम्प्लेक्स इंस्ट्रक्शन सेट कंप्यूटर (complex instruction set computers) कई शक्तिशाली, परिवर्तनीय-लंबाई वाले निर्देश प्रदान करते हैं जो प्रति निर्देश अधिक कार्य करते हैं।

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Definition

RISC (रिड्यूस्ड इंस्ट्रक्शन सेट कंप्यूटर) एक डिज़ाइन दर्शन है जो लोड-स्टोर मॉडल में निष्पादित सरल, निश्चित-प्रारूप निर्देशों के एक छोटे सेट पर जोर देता है; CISC (कॉम्प्लेक्स इंस्ट्रक्शन सेट कंप्यूटर) अधिक शक्तिशाली, अक्सर परिवर्तनीय-लंबाई वाले निर्देशों के एक बड़े सेट पर जोर देता है, जिसमें मेमोरी-से-मेमोरी ऑपरेशंस भी शामिल हैं।

Scope

यह विषय दो डिज़ाइन दर्शनों और उनके व्यापार-बंदों (trade-offs) को शामिल करता है: निर्देश की सरलता और नियमितता बनाम समृद्धि और कोड घनत्व, RISC का लोड-स्टोर अनुशासन, सरल निर्देशों के पाइपलाइनिंग लाभ, और कैसे आधुनिक उच्च-प्रदर्शन CISC कार्यान्वयन जटिल निर्देशों को आंतरिक रूप से RISC-जैसे माइक्रो-ऑपरेशंस में अनुवादित करते हैं। इसमें बिट-स्तरीय एन्कोडिंग (निर्देश प्रारूप और एन्कोडिंग) और पाइपलाइन कार्यान्वयन विवरण (पाइपलाइनिंग और खतरे) शामिल नहीं हैं।

Core questions

निर्देश सेट को सरल, एकसमान ऑपरेशंस तक कम करने के लिए कौन से डिज़ाइन लक्ष्य प्रेरित करते हैं?
लोड-स्टोर अनुशासन RISC को CISC से कैसे अलग करता है?
सरल, नियमित निर्देश अधिक आसानी से पाइपलाइन क्यों करते हैं?
आधुनिक x86 प्रोसेसर CISC निर्देश सेट को RISC-जैसे आंतरिक निष्पादन के साथ कैसे सामंजस्य बिठाते हैं?

Key concepts

रिड्यूस्ड इंस्ट्रक्शन सेट
कॉम्प्लेक्स इंस्ट्रक्शन सेट
लोड-स्टोर आर्किटेक्चर
निश्चित बनाम परिवर्तनीय-लंबाई निर्देश
माइक्रो-ऑपरेशंस
कंपाइलर-हार्डवेयर सह-डिज़ाइन
कोड घनत्व

Key theories

RISC तर्क: पैटरसन और डिट्ज़ेल ने तर्क दिया कि सरल निर्देशों का एक छोटा सेट, जिसे अच्छी कंपाइलर सहायता के साथ तेजी से निष्पादित और कुशलता से पाइपलाइन किया जाता है, जटिल निर्देश सेटों से बेहतर प्रदर्शन कर सकता है जिनके विस्तृत निर्देशों का शायद ही कभी उपयोग किया जाता है और उन्हें तेजी से लागू करना मुश्किल होता है।

Mechanisms

RISC डिज़ाइन निर्देशों को सरल, निश्चित-लंबाई और रजिस्टर-से-रजिस्टर रखते हैं, जिसमें मेमोरी के लिए अलग लोड और स्टोर निर्देश होते हैं; यह नियमितता डिकोडिंग और पाइपलाइनिंग को सीधा बनाती है। CISC डिज़ाइन जटिल, परिवर्तनीय-लंबाई वाले निर्देश प्रदान करते हैं जो सीधे मेमोरी तक पहुंच सकते हैं और बहु-चरणीय संचालन कर सकते हैं। आधुनिक CISC कार्यान्वयन जटिल निर्देशों को सरल आंतरिक माइक्रो-ऑपरेशंस के अनुक्रमों में डिकोड करते हैं जिन्हें बाद में RISC-जैसे कोर द्वारा निष्पादित किया जाता है।

Clinical relevance

RISC/CISC भेद ने प्रमुख कंप्यूटिंग प्लेटफॉर्मों को आकार दिया: ARM और RISC-V RISC सिद्धांतों को मूर्त रूप देते हैं और मोबाइल, एम्बेडेड, और तेजी से सर्वर और लैपटॉप बाजारों में अग्रणी हैं, जबकि x86 (RISC-जैसे आंतरिक भागों के साथ एक CISC ISA) ने लंबे समय तक पीसी और सर्वर पर प्रभुत्व जमाया। यह बहस ऊर्जा दक्षता, प्रदर्शन और सॉफ्टवेयर पारिस्थितिकी तंत्र के बारे में चल रहे विकल्पों को सूचित करती है।

History

RISC अवधारणा IBM 801 अनुसंधान और 1980 के दशक की शुरुआत के बर्कले RISC और स्टैनफोर्ड MIPS परियोजनाओं से विकसित हुई, जिसे पैटरसन और डिट्ज़ेल के 1980 के पेपर में स्पष्ट किया गया था। RISC विचार SPARC, MIPS, PowerPC और ARM जैसे वाणिज्यिक डिज़ाइनों के माध्यम से फैले। इस बीच x86 ने RISC-जैसे आंतरिक माइक्रो-ऑपरेशंस को अपनाकर जीवित रहा, और ओपन RISC-V ISA ने स्वच्छ RISC डिज़ाइन के लिए गति को नवीनीकृत किया।

Debates

क्या RISC बनाम CISC अभी भी मायने रखता है?: क्योंकि आधुनिक CISC चिप्स आंतरिक रूप से RISC-जैसे माइक्रो-ऑपरेशंस के रूप में निष्पादित होते हैं और दोनों शिविर पाइपलाइनिंग और कैशिंग साझा करते हैं, कुछ लोग तर्क देते हैं कि मूल अंतर समाप्त हो गया है; अन्य मानते हैं कि निर्देश-सेट की नियमितता अभी भी डिकोड दक्षता, शक्ति और सत्यापन को प्रभावित करती है।

Key figures

David A. Patterson
David R. Ditzel
John L. Hennessy
John Cocke

Seminal works

patterson1980risc
hennessy2019
patterson2020

Frequently asked questions

क्या RISC हमेशा CISC से तेज़ होता है?: स्वाभाविक रूप से नहीं। RISC की सरलता पाइपलाइनिंग और उच्च घड़ी दरों को आसान बनाती है, लेकिन एक CISC निर्देश प्रति निर्देश अधिक काम कर सकता है। व्यवहार में उच्च-प्रदर्शन CISC प्रोसेसर निर्देशों को RISC-जैसे ऑपरेशंस में अनुवादित करते हैं, इसलिए प्राप्त प्रदर्शन केवल ISA लेबल पर नहीं, बल्कि पूरे माइक्रोआर्किटेक्चर पर निर्भर करता है।
ARM और RISC-V को RISC आर्किटेक्चर क्यों कहा जाता है?: दोनों सरल, ज्यादातर निश्चित-लंबाई वाले निर्देशों के छोटे सेट का उपयोग करते हैं जिसमें लोड-स्टोर मेमोरी मॉडल और कुछ एड्रेसिंग मोड होते हैं — जो RISC दर्शन के परिभाषित गुण हैं — जो उन्हें लागू करने में कुशल और ऊर्जा-बाधित और उच्च-थ्रूपुट डिज़ाइनों के लिए उपयुक्त बनाते हैं।