8.8 Reduced Instruction Set Computer (RISC)

RISC (Reduced Instruction Set Computer)란?

: RISC는 명령어들을 단순화하여 효율성과 성능을 극대화하려는 CPU 설계 방식이다. 

 

 

RISC의 주요 특징

 

1. 명령어 개수 감소 (Relatively few instructions):
2. 주소 지정 모드 감소 (Relatively few addressing modes):
3. 메모리 접근 제한 (Memory access limited to load and store instructions):
4. CPU 레지스터 내 연산 (All operations done within the registers):
5. 고정 길이 명령어 (Fixed length instruction format):
6. 단일 사이클 명령어 실행 (Single cycle instruction execution):
7. 하드웨어 기반 제어 (Hardwired control):
8. 많은 레지스터 사용 (Relatively large number of registers):
9. 효율적인 명령어 파이프라인 (Efficient instruction pipeline):
10. 컴파일러 지원 (Compiler support for efficient translation):

 

RISC의 장점

1. 설계 단순화:
   • 고정된 명령어 형식과 적은 명령어로 하드웨어 설계를 간소화.
2. 속도 향상:
   • 단일 사이클 명령어와 명령어 파이프라인 덕분에 실행 속도가 빠름.
3. 에너지 효율:
   • 단순한 연산과 적은 메모리 접근으로 전력 소비 감소.

 

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Overlapped register windows

 

 

• Globals: 모든 프로세서들이 사용가능한 레지스터 영역
• In: 이전 프로세서와 공유하게 되는 레지스터 영역
• Locals: 현재 프로세서만 사용 가능한 레지스터 영역
• Out: 다음 프로세서와 공유하게 되는 레지스터리 영역 

 

 

 

 

Window Size = 글로벌 영역의 레지스터 개수(10개) + (2 * 공통 영역의 개수 (6개)) + 로컬의 개수 (10개) = 32

 

Register file = 글로벌 영역의 레지스터 개수(10개) + 윈도우 개수(4개) * (로컬의 개수 (10개) + 공통 영역의 개수 (6개))  = 74

 

 

 

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Berkeley RISC I

 

32-bit CPU

• 32비트 프로세서를 기반으로 설계.

주소 및 데이터 크기

• 32비트 주소와 8/16/32비트 데이터 지원

명령어 수

• 총 31개의 명령어 사용

주소 지정 모드:

• 레지스터(Register) 주소 지정 모드 : 레지스터 간의 연산
• 즉시값(Immediate) 주소 지정 모드 : 레지스터와 즉시 값을 활용한 연산
• 상대(Relative) 주소 지정 모드 : PC를 기준으로 상대적 주소를 연산

레지스터 파일(Register File)

• 총 레지스터 개수:
  • (10+6)×8+10=138
  • W: 8개, G: 10개, L: 10개, C: 6개
• 윈도우 크기(Window Size):
  • 10+10+2×6=32
  • 한 윈도우당 총 32개의 레지스터