RISC और CISC CPU कैसे भिन्न हैं?

यदि आप एक तकनीकी उत्साही हैं, तो आपने रिड्यूस्ड इंस्ट्रक्शन सेट कंप्यूटर (RISC) और कॉम्प्लेक्स इंस्ट्रक्शन सेट कंप्यूटर (CISC) शब्द सुने होंगे। और यदि आप कंप्यूटर के बारे में थोड़ा बहुत जानते हैं, तो आप यह भी जान सकते हैं कि ये शब्द प्रोसेसर को डिजाइन करने के विभिन्न तरीकों को संदर्भित करते हैं।

उदाहरण के लिए, आपके फ़ोन के ARM प्रोसेसर में RISC आर्किटेक्चर है। इसके विपरीत, आपके कंप्यूटर के x86 प्रोसेसर में CISC डिज़ाइन है।

लेकिन RISC और CISC में क्या अंतर है? आइए थोड़ा और गहराई से जानें और जानें।

एक निर्देश सेट क्या है?

जब भी विभिन्न सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट (सीपीयू) डिजाइनों के बारे में बात करते हैं, तो हमें जिन चीजों के बारे में बात करनी होती है उनमें से एक निर्देश सेट होता है।

सीपीयू का निर्देश सेट उन कार्यों का सेट है जो एक सीपीयू मूल रूप से कर सकता है। ये वे ऑपरेशन हैं जो हार्डवेयर स्तर पर सीपीयू में एन्कोडेड होते हैं। सीपीयू डिजाइन के आधार पर इस सेट में कुछ से लेकर हजारों निर्देश कहीं भी हो सकते हैं।

दूसरे शब्दों में, एक सीपीयू कोई भी ऑपरेशन नहीं कर सकता है जो उसके निर्देश सेट के बाहर है, क्योंकि उसके पास इसके लिए हार्डवेयर नहीं है।

आइए इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए एक सादृश्य का उपयोग करें। एक प्रकाश बल्ब का उदाहरण लें। लाइटबल्ब के निर्माता ने बिजली को प्रकाश में बदलने के लिए बल्ब को डिजाइन किया है। और एक लाइट बल्ब ऐसा कर सकता है क्योंकि हार्डवेयर इसे मूल रूप से सपोर्ट करता है।

संक्षेप में, एक लाइटबल्ब केवल बिजली को प्रकाश में परिवर्तित कर सकता है और कुछ नहीं।

इसी तरह, सीपीयू का निर्देश सेट संचालन का सेट है जिसे सीपीयू का हार्डवेयर सक्षम बनाता है। उदाहरण के लिए, लगभग सभी सीपीयू के निर्देश सेट में "मूव" निर्देश होता है। "मूव" निर्देश स्रोत संग्रहण स्थान से कुछ डेटा लेता है और इसे गंतव्य संग्रहण स्थान पर ले जाता है।

जब भी सीपीयू को कुछ डेटा को स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है, तो यह जानता है कि इसे कैसे करना है क्योंकि हार्डवेयर को इसके चारों ओर डिज़ाइन किया गया है।

संक्षेप में, एक निर्देश सेट में वे सभी ऑपरेशन होते हैं जो एक सीपीयू हार्डवेयर स्तर पर समर्थन करता है।

सीपीयू कैसे काम करता है?

सीपीयू विद्युत परिपथों का चक्रव्यूह है। इन विद्युत परिपथों को सीपीयू को उसका मूल निर्देश सेट देने के लिए एक निश्चित तरीके से डिज़ाइन किया गया है। इसलिए, यह केवल निर्देश सेट में संचालन करना जानता है, क्योंकि इसमें ऐसा करने के लिए सर्किटरी है।

सीपीयू को एक निश्चित ऑपरेशन करने के लिए, उस ऑपरेशन के अनुरूप सर्किटरी को विद्युत संकेत के माध्यम से चालू किया जाता है। और एक बार जब एक सर्किट चालू हो जाता है, तो सीपीयू उस सर्किट से जुड़े रूटीन को निष्पादित करता है।

सीपीयू को एक ट्वीट भेजने जैसे जटिल संचालन करने के लिए, सॉफ्टवेयर प्रोग्राम हर सेकंड लाखों विद्युत संकेतों को आग लगाते हैं, प्रत्येक सीपीयू के निर्देश सेट से एक विशिष्ट निर्देश को लक्षित करता है।

यहीं से आरआईएस और सीआईएस की अवधारणा सामने आती है।

आरआईएससी क्या है?

जैसा कि नाम से पता चलता है, आरआईएससी-आधारित सीपीयू में संचालन का एक सरलीकृत सेट होता है। ये सरल निर्देश सरल लक्ष्यों को प्राप्त करते हैं और केवल एक चक्र को पूरा करने में लगते हैं।

और क्योंकि RISC के पास सरल निर्देश हैं, CPU को इन निर्देशों को निष्पादित करने के लिए जटिल सर्किटरी की आवश्यकता नहीं है। यही कारण है कि आरआईएससी डिजाइन, हार्डवेयर-वार, लागू करने के लिए सस्ता है।

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आरआईएससी सीपीयू को और अधिक विस्तार से समझने के लिए, आइए आरआईएससी-आधारित सीपीयू के डिजाइन सिद्धांतों को देखें।

सबसे पहले, RISC CPU प्रत्येक निर्देश को एक चक्र में पूरा करते हैं।

दूसरे, आरआईएससी सीपीयू केवल रजिस्टरों में संग्रहीत डेटा पर संचालन करते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि सीपीयू की कार्यों को पूरा करने की क्षमता के लिए मुख्य बाधाओं में से एक सीपीयू की गति और मुख्य मेमोरी गति के बीच बहुत बड़ा बेमेल है। सीपीयू की तुलना में मुख्य मेमोरी सुपर स्लो है।

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इसलिए, यदि सीपीयू को मुख्य मेमोरी में संग्रहीत डेटा का उपयोग करना है, तो यह इकाई को बाधित करेगा और प्रक्रिया धीमी होगी। आरआईएससी डिज़ाइन में, डेटा लोड किया जाता है और सीपीयू पर रजिस्टरों में संग्रहीत किया जाता है, क्योंकि रजिस्टर मुख्य मेमोरी की तुलना में सीपीयू की गति के बहुत करीब होते हैं।

तीसरा, आरआईएससी निर्देश इतने सरल हैं कि निर्देशों को सरल रूपों में अनुवाद करने के लिए व्याख्यात्मक माइक्रोकोड की कोई परत नहीं है।

और अंत में, आरआईएससी एक ही समय में कई निर्देशों के कुछ हिस्सों को निष्पादित करने के लिए पाइपलाइनिंग का समर्थन करता है। क्योंकि RISC डिज़ाइन CPU में घड़ी की गति अधिक होती है, वे असाधारण रूप से तेज़ होते हैं। पाइपलाइनिंग इस गति का लाभ उठाने और अतिरिक्त दक्षता के लिए कई निर्देशों के कुछ हिस्सों को निष्पादित करने का एक तरीका है।

लंबी कहानी छोटी, आरआईएससी सीपीयू में सरल निर्देश, उच्च घड़ी की गति, कुशल पाइपलाइनिंग संरचना, रजिस्टरों पर लोड-स्टोर ऑपरेशन है, और एक चक्र में निर्देशों को निष्पादित कर सकते हैं।

सीआईएससी क्या है?

सीआईएससी लगभग सभी प्रमुख क्षेत्रों में आरआईएससी के विपरीत है। लगभग सभी डेस्कटॉप चिप्स में CISC डिज़ाइन होता है।

सबसे पहले, सीआईएससी डिजाइन निर्देश जटिल हैं और इसलिए, सरल निर्देशों में अनुवाद करने के लिए माइक्रोकोड की एक परत की आवश्यकता होती है।

दूसरे, CISC निर्देश निष्पादित करने के लिए कई CPU चक्र ले सकते हैं।

तीसरा, सीआईएससी में पाइपलाइनिंग उतना कुशल नहीं है और सीआईएससी निर्देशों की जटिल प्रकृति के कारण इसे लागू करना और भी कठिन है।

संक्षेप में, CISC आर्किटेक्चर वाले CPU एक जटिल निर्देश में बहुत सारे ऑपरेशन कर सकते हैं। लेकिन निर्देश को पूरा करने में कई चक्र लगते हैं, पाइपलाइनिंग में उपयोग करना कठिन होता है, और इसके लिए सीपीयू पर बहुत अधिक सर्किटरी की आवश्यकता होती है।

आरआईएससी बनाम सीआईएससी: मुख्य अंतर

RISC और CISC के बीच मुख्य अंतर उनके द्वारा निष्पादित निर्देशों के प्रकार का है।

आरआईएससी निर्देश सरल हैं, केवल एक ऑपरेशन करें, और एक सीपीयू उन्हें एक चक्र में निष्पादित कर सकता है।

दूसरी ओर, CISC निर्देश, संचालन के एक समूह में पैक करते हैं। इसलिए, CPU उन्हें एक चक्र में निष्पादित नहीं कर सकता है।

निर्देश भी कारण हैं कि आरआईएससी सीपीयू गेट-गो से पाइपलाइनिंग का समर्थन करते हैं और सीआईएससी सीपीयू के साथ कठिन समय होता है। आरआईएससी के साथ, निर्देश इतने सरल हैं कि उन्हें भागों में निष्पादित किया जा सकता है। निर्देशों की जटिल प्रकृति के कारण सीआईएससी के साथ ऐसा करना कठिन है।

अगला, आरआईएससी के विपरीत, सीआईएससी निर्देश सीधे रैम से काम कर सकते हैं। इसलिए, सीआईएससी डिजाइन में अलग से लोड/स्टोर संचालन करने की कोई आवश्यकता नहीं है।

अंत में, CISC डिज़ाइन के लिए हार्डवेयर आवश्यकताएँ RISC डिज़ाइन की तुलना में अधिक होती हैं, क्योंकि CISC को CPU हार्डवेयर में जटिल निर्देशों की आवश्यकता होती है। अनिवार्य रूप से, सीआईएससी हार्डवेयर के साथ क्या हासिल करता है, आरआईएससी का लक्ष्य सॉफ्टवेयर के साथ हासिल करना है।

यही कारण है कि CISC आर्किटेक्चर को लक्षित करने वाले कार्यक्रमों में कोड की कम पंक्तियाँ होती हैं क्योंकि निर्देश स्वयं कई कार्यों को संभालते हैं।

RISC और CISC दोनों के फायदे और नुकसान हैं

कोई भी आधुनिक प्रोसेसर पूरी तरह से आरआईएससी या सीआईएससी पर आधारित नहीं है। आधुनिक प्रोसेसर दोनों दुनिया के सर्वश्रेष्ठ को प्राप्त करने के लिए दोनों आर्किटेक्चर के डिजाइन दर्शन को शामिल करते हैं। उदाहरण के लिए, एएमडी द्वारा उपयोग किया जाने वाला x86 आर्किटेक्चर मुख्य रूप से सीआईएससी है लेकिन जटिल निर्देशों को सरल आरआईएससी-जैसे कम किए गए निर्देशों में परिवर्तित करने के लिए एक माइक्रोकोड है।

इसलिए, पिछली शताब्दी के प्रोसेसर के विपरीत, आधुनिक सीपीयू एक साधारण आरआईएससी या सीआईएससी वर्गीकरण से परे विकसित हुए हैं।