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RISC und CISC Prozessoren --- Unterschiede und Entwicklung
Das Wichtigste aus dem Video
Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.
Transkriptautomatisch erstellt · 115 Zeilen
- so herzlich willkommen zum Video in diesem Video wollen wir uns mal mit den risk und mit den cisk Prozessoren beschäftigen und wo hier genau die
- Unterschiede liegen wir starten mit den cisk Prozessoren ein klassischer Vertreter dieser Prozessoren ist der 886er
- ne von Intel mit dem haben wir uns ja auch schon beschäftigt den haben wir auch schon mit Assembler programmiert der Unterschied liegt jetzt
- letztendlich darin dass wir bei den ziskpzessoren einen komplexeren Befehlssatz haben man muss ich das so vorstellen zu den Anfängen der
- Mikroprozessortechnik wurden die Befehlssätze der Prozessoren immer komplexer man wollte z.B auch komplexe Berechnungen
- äh mit mit einem einzigen Befehl z.B durchführen können man wollte also komplexere Befehle um auch den Programmierer das
- Leben zu erleichtern ne Beispiel beispielsweise der 8086er der verfügt z. BEP über den Befehl lup z.B ist das interessant wenn
- man Schleifen benötigt eine einfache zelschleife z.B entspricht z.B in C in C++ der vorschlager aber auch in pyon z.B und in
- Java dafür gibt es hier einen extra Befehl das ist ein komplexer Befehl das weiteren auch die in Anführungszeichen die einfache
- adressierungsmöglichkeiten des Hauptspeichers die wir hier mit dem hier hatten ja wo wir also die direkte Adressierung anwenden konnten und so
- weiter oder sogar Variablen verwenden konnten ne also diese Möglichkeiten das ist auch hier nur bei den ZIS Prozessoren
- möglich auch solche Befehle wie z.B Inc oder Deck ne z.B zum inkrementieren oder dekrementieren das sind wohlgemkt assemler Befehle ne das sind z.B komplex
- Befehle ne die haben wir bei den zistprzessoren also wie gesagt zu den Anfängen wurde der befehlsatz hier immer komplexer man brotzte im Prinzip diesen
- Prozessor auf ne leider das werden wir auch später noch sehen wurde da auch sehr viel Ballast mit eingebaut also Befehle die man fast gar nicht braucht
- oder nur zu einem ganz geringen Maße braucht [Musik] ne die verschiedenen Befehle na das M
- dass man mal etwas Unterscheid lernt es gibt z.B Befehle die spielen sich hauptsächlich auf schaltungsebene ab ne die sind also einfach auf
- schaltungsebene entsprechend implementiert z.B der adbefehl zum addieren der subbefehl zum subtrahieren der morbefehl zum Bewegen von
- Daten beispielsweise zwischen Registern und so weiter und dann haben wir W haben also einmal die schaltungsebene und dann
- haben wir die Software Ebene die softwarebene m sich vorstellen die liegt über der schaltungsebene wenn wir heute mit dem Computer Arbeit iten müssen Sie
- sich vorstellen das können sich wie ein vielschichtiges Gebilde vorstellen und wenn Sie beispielsweise im Internet surfen
- oder Ihre E-Mails abrufen oder z.B Ihren Terminplan am Computer ändern oder sonst irgendwas mal Musik hören dann haben sie es im Prinzip mit dem
- hauchdünnen Zuckerguss zu tun der Kern dieses Gebildes die schaltungsebene das ist das einzige was der Computer kann was er versteht und dann gibt es z.B
- eine einfache primitive Form der Software Ebene im Prinzip arbeiten wir wenn wir wenn sie jetzt sich z.B im Internet dieses Video ansehen haben sie
- es auch mit der softwarebene zu tun allerdings mit einer höheren Software Ebene es gibt ja allerdings eine primitivere Software Ebene und in dieser
- softwarebene sind dann die komplexeren Befehle also z.B der lbefehl der inkrementierungsbefehl der dekrementierungsbefehl die einfache
- Adressierung teilweise auch Multiplikation und divisionsbefehle sind darin implementiert
- die ersten Prozessoren z.B ne besaßen z.B gar keine Befehle für die Multiplikation und Division vorzunehmen das wurde dann auch später geändert bzw
- wurde auch teilweise softwareemäßig implementiert ne das heißt also wir haben einmal Befehle die sich auf reiner schaltungsebene abspielen und dann auch
- wieder Befehle die sich auf Software Ebene abspielen das sind dann die komplexeren Befehle die vor Nachteile der Software
- Implementierung dieser Befehle ne also wir haben einmal das die Situation dass komplexere Befehle dadurch wesentlich einfacher zu implementieren sind das
- heißt wir haben das im Prinzip mit einem programmiertechnischen Problem zu tun ist also kein Problem in der Hinsicht leider sind diese Befehle
- natürlich nicht gerade sehr effizient ne weil um einen solchen Befehl zu realisieren erst einmal ein sogenanntes Mikroprogramm ausgeführt werden muss da
- werden wir gleich drauf kommen und da können sich natürlich vorstellen dass ein Mikroprogramm auszuführen natürlich wesentlich länger dauert ne bzw für den
- jeweiligen Befehl zu realisieren das ganze wesentlich mehr Zeit verschlingt wie wenn der Befehl rein auf schaltungsebene blitz schnell ausgeführt
- werden kann ne die Befehle die vornachteile der Befehle auf schaltungsebene wir haben hier den
- Nachteil auf schaltungsebene sind z.B diese komplexen Befehle wie wir sie hier sehen sind hier nur sehr schwer zu implementieren weil das ganze sehr
- schaltungsaufwiendig ist der Vorteil der schaltungsebene ist allerdings dass die Befehle hier wesentlich schneller ausgeführt werden können teilweise kann
- hier ein Befehl pro Taktzyklus ausgeführt werden das sind also die Geschichten mikroprogrammierung bei cisk Prozessoren also die die cisk
- Prozessoren die waren immer mikrprogrammiert das bedeutet wir haben ein kleines Programm welches den Ablauf bzw den eigentlichen
- komplexen Befehl steuert ihn realisiert ne und dieses Mikroprogramm basiert dann letztendlich auf einfachen Befehlen einfachen Befehlen dahingegen dass diese
- auf schaltungsebene realisiert sind das heißt also mit diesen einfachen Befehlen wird dann programmiertechnis ein komplexerer
- Befehl realisiert na wie z.B der inkrementierungsbefehl oder dekrementierungsbefehl als Beispiel komplexe Befehle werden also
- softwareemäßig mit Hilfe eines mikroprogramms realisiert Standardbefehle wie ad und Morf werden auf schaltungsebene
- aufgebaut ne das haben wir eben auch besprochen letztendlich lässt sich damit dann auch das Mikroprogramm realisieren die mikroprogramme werden
- z.B in rombausteinen innerhalb oder außerhalb der CPU untergebracht rombaustein ist Speicherbaustein den kann man im Prinzip nur auslesen eine
- erneute Beschreibung ist nicht möglich diese rombaustne werden dann z.B ab Werk mit einem entsprechenden dem Fall mit einem entsprechenden Mikroprogramm
- versehen das heißt es kann nur ausgelesen werden ne und dann natürlich von entsprechenden Einheiten der CPU kann das Mikroprogramm verarbeitet
- werden ne wie gesagt bei modernen Prozessoren würde sich dann dieser rombaustein innerhalb des Prozessors befinden also bei moderneren
- cisprzessoren bei älteren befand sich dieser rombaustein dann außerhalb der CPU das Mikroprogramm wird dann von einem sogenannten
- mikroprogrammsteuerwerk geladen und letztendlich ausgeführt ne hier sehen Sie mal rombausteine beispielsweise hier auf einem mabard ne
- vem älteren und hier auch direkt in platinenform das sind also diese Bausteine die dann beispielsweise ein Mikroprogramm enthalten können
- ne jetzt kommen wir zu den riskpzessoren ähm die riskprozessoren ne da stellte man z.B zu den Anfängen stellte man fest dass bei den zisk Prozessoren nur ein
- kleiner Teil der komplexeren Befehle bei der Programmierung wirklich verwendet wurden ne das heißt also zum Großteil hatten wir es mit einfachen Befehlen zu
- tun die auf schaltungsebene realisiert wurden ne und nur zu einem ganz kleinen Teil wurden wirklich diese komplexen Befehlen verwendet dasal habe ich
- anfangs auch gesagt diese risk diese zisprzessoren wurden zu den Anfängen auch mit viel Ballast vollgestopft den man fast gar nicht braucht oder nur zu
- einem geringen teilbrand benötigt ne und das wurde dann auch durch entsprechende Untersuchung festgestellt deshalb kam man zu einem neuen prozessoresign und
- das war eben das das das risk Design dafür waren die zisprozessoren in der Regel durch die komplexeren Befehle und Mechanismen ne sehr viel langsamer
- ne das darf man auch nicht vergessen das heißt haben wir eben schon gesagt durch diese komplexeren Befehle die letztendlich durch mikroprogramme
- realisiert wurden waren die natürlich auch nie nicht so effizient wie die normalen Standardbefehle die auf dem auf schaltungsebene realisiert wurden das
- Weiteren besitzen die zisk Prozessoren auch weniger Register z.B allzweckregister hier als Beispiel ein Assembler Programmierer z.B
- oder ein assimpler programmierin versucht immer so viele Daten wie möglich Prozessor nah in den entsprechenden allzweckregistern AX BX
- CX und DX ne zu lagern das sind nämlich blitzschnelle Speicher die aus Flipflops aufgebaut sind und die erlauben es die Daten durch den Prozessor sehr schnell
- verarbeiten zu lassen im Gegensatz zum langsamen Arbeitsspeicher die ziskpozessoren wie gesagt enthalten hier nur wenige
- Register umgekehrt diese die neueren Prozessoren die dann gekommen sind diese riskpzessoren die enthielten in der Regel 50 bis 200 Register das heißt also
- der Programmierer hatte hier wesentlich mehr Möglichkeiten Daten direkt Prozessor nah abzulegen wir hatten es hier auch mit einem
- abgespeekteren Befehlssatz zu tun es wurden also nur grundlagenbefehle bei den riskwuren realisiert mit denen dann
- beispielsweise auch mit etwas mehr Aufwand komplexere Befehle realisiert wurden er werden konnten im Programm besser gesagt nicht nicht komplexere
- Befehle sondern komplexere Operation beispielsweise eine Schleife beispielsweise inkrementierung und so weiter das war zwar ein bisschen
- aufwendig für den Programmierer allerdings konnte man dann diese Funktionen wesentlich effizienter also wesentlich schneller auch von der
- Ausführung hier realisieren es war allerdings auch so dass der dass die Verwaltung des Arbeitsspeichers sehr erschwert wurde
- man konnte nämlich nur über entsprechende Befehle in den Arbeitsspeicher Laden ne oder oder lesen ne das da gab es also extra
- Befehle dafür so elegant wie man das beispielsweise unter dem 8086er von inkel noch realisieren konnte war das dann hier nicht mehr allerdings
- wie gesagt war es wesentlich effizienter ne weil wirklich ja nur die Standardbefehle normalerweise bei den SIS Prozessoren zum groostal verwendet
- wurden die komplexeren Befehle nur gelegentlich deshalb kann man auf die Idee die kann man ja auch mit den einfachen Befehlen
- realisieren die Vorteile ne beispielsweise Hochsprachen Compiler können bei riskprzessoren den Code wesentlich besser optimieren als dies
- bei cisprzessoren möglich ist ne ein Beispiel äh höhere programmiersparen wie z.B cc++ die übersetzen den Quellcode als erstes in assembller ne so wenn ich
- jetzt natürlich ein riskpzessor habe ne das ganze entsprechend abgestimmt ist dann kann hier der Compiler den Programmcode wesentlich besser
- optimieren das Programm also wesentlich effizienter gestalten effizient bedeutet hier das Programm läuft dann wesentlich schneller und verbraucht weniger
- Speicher als das bei als das bei den cisprzessoren möglich ist ne ähm das heißt also die Programme laufen da natürlich wesentlich effizienter eben
- weil diese Befehle auf simpler Ebene dann in dem Fall direkt auf schaltungsebene realisiert wurden bzw werden und weil
- auch mehr Register zur Verfügung stehen um die Daten direkt Prozessor nahzalten s dass auch hier eine schnelle Verarbeitung ermöglicht wird ne das
- heißt also ich brauche dann keine langsamen Zugriffe mehr auf den Arbeitsspeicher Nachteil bei der ganzen Geschichte ist natürlich wir haben einen
- wesentlich höheren Aufwand bei der Assembler Programmierung letztendlich ne na hier muss man wesentlichen höheren auf betreiben weil man diese komplexen
- Operationen beispielsweise eine Schleife beispielsweise inkrementierung dekrementierung ne weil man das entsprechend auf
- Standardbefehle zurückführen muss also etwas mehr tiparbeit hat aber wie gesagt das ganze ist dann wesentlich effizienter z.B was bei der bei den
- riskprozessoren auch noch der Fall ist ne also wie gesagt Stichwort Speicherverwaltung ne ist hier komplexer das weiteren die operanten der
- alubefehle also z.B zum addieren ne zum subtrahieren oder für logische Vergleiche und so weiter oder z.B na ja für diese Befehle ne für die Alu Befehle
- mussten z.B die operanten sich in der Regel in Registern befinden ne das heißt also ich konnte hier keine konstanten mehr als operanten verwenden und ich
- konnte natürlich auch keine Speicherzellen des Arbeitsspeichers wo dann z.B Werte enthalten waren als operanten verwenden
- das heißt diese mussten wirklich sich in Registern befinden ne das ist halt auch ein Nachteil wenn man es so möchte bei den riskpzessoren gewesen also man hat
- hier wirklich einen größeren Aufwand allerdings wie gesagt das ganze effizienter da man bedenken muss dass nur ein kleiner Teil der komplexeren
- Befehle wirklich bei den zispessionen verwendet wurden Vertreter der zispzessoren das war damal klein über Blick haben
- beispielsweise der Intel i960 ne der war sehr vielvsprechend auch damals ne oder beispielsweise der microos Spark
- Prozessor von der Firma Sun wurde z.B auch in workstationen ne verwendet eine Workstation ist nichts anderes als ein Arbeitsplatzrechner der entsprechend
- leistungsfähig ist das heißt also auf dem kann ich dann beispielsweise auch ohne Probleme Videodaten oder Audiodaten bearbeiten ich kann hier auch sehr
- effizient wissenschaftliche Berechnungen ausführen oder auch in der Softwareentwicklung kann ich damit relativ gut arbeiten da wurden z.B auch
- diese RIS Prozessoren hier verwendet auch in Mikrokontrollern z.B in der Mikro den Mikrokontrollern der Familie nicht der
- Familie sondern der Firma Atmel z.B von der aus der Familie AVR hier wurden auch das riskpzessor Design verwend
- Anwendung dieser Mikrokontroller im übrigen z.B in der XBox da wurden die verwendet auch in aduinobot ne mit dem wir auch schon gearbeitet haben da
- werden auch diese diese Mikrokontroller der Firma Atmel aus der Familie AVR verwendet ne moderne Prozessoren
- ne am besten so hat sich gezeigt am besten sind die Prozessoren die beide Vorteile die Vorteile also aus der Technik der rispzessoren und der zisk
- Prozessoren Vereinen ja das heißt also wir sprechen dann von hybridprzessoren die also beide Vorteile aus risk und cisk Vereinen
- z.B es gibt z.B in modernen Prozessoren Einheiten wohlgemerkt auf schaltungsebene nicht auf mikroprogrammebene auf schaltungsebene
- die komplexe Befehle in risbefehle übersetzen ne es gibt also auch hier Prozessoren auch riskpzessoren die die komplexen
- Befehle verstehen ausführen können allerdings ist es so dass die heutigen modernen Prozessoren dass es hier keine mikroprogrammierten zisk Prozessoren wie
- zu den Anfängen mehr gibt das mal Vorstellung haben wie das hier mit dieser Einheit aussieht sehen Sie hier jetzt eine kleine Animation wir haben
- hier einen wankler das stellt dieser wankler stellt diese Einheit zur Dekodierung letztendlich da hier kommt z.B ein komplexer Befehler re und wird
- dann hier in riskbefehle NA in eine Folge von riskbefehlen übersetzt sehen Sie jetzt ne der geht rein und dafür kan hier beispielsweise drei riskbefehle
- raus die dann diesen komplexen Befehl hier realisieren können ne wie gesagt dieser Wandler auf schaltungsebene nicht mehr auf
- mikroprogrammebene ne das wäre das an Vertreter z.B dieses Modells was ich eben genannt haben dass wir also eine Einheit haben die die komplexeren
- Befehle in riskbefehle übersetzt war z.B der Intel pensium pro Prozessor ne der hatte eine entsprechende Einheit letztendlich die komplexe Befehle in RIS
- Befehle übersetzen konnten somit konnte man auch komplexere Befehle relativ effizient umsetzen ne das wäre noch das also die heutigen Prozessoren da haben
- wir es mit hybridprozessoren zu tun okay das war war an dieser Stelle schon ich bedanke mich recht freundlich fürs zuschauen wenn Sie Fragen zum Thema
- haben können Sie natürlich wie immer gerne die Fragen über das kommentarfel Stellen ich würde mich noch über abon freuen und bedanke mich recht freundlich
- fürs zuschauen vielen lieben Dank
Zum Nachlesen
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