ในช่วงกลางปี ค.ศ.1990 โพรเซสเซอร์ทีการออกแบบสถาปัตยกรรมแยกออกเป็นสองรูปแบบ ได้แก่
- สถาปัตยกรรมแบบ CISC (Complex Instruction Set Computer)
- สถาปัตยกรรมแบบ RISC (Reduced Instruction Set Computer)
โดยสถาปัตยกรรมการออกแบบซีพียูนั้นมีผลต่อการทำงานของคอมพิวเตอร์เป็นอย่างมาก และในบทความนี้จะพูดถึงสถาปัตยกรรมแบบ CISC (Complex Instruction Set Computer)
คำว่า CISC ย่อมาจาก ” Complex Instruction Set Computer ” เป็นแผนการออกแบบ CPU ตามคำสั่งเดียวซึ่งมีความเชี่ยวชาญในการดำเนินการหลายขั้นตอน
สถาปัตยกรรม CISC ได้รับการพัฒนาโดย Intel Corporation และเป็นคอมพิวเตอร์ชุดคำสั่งที่ซับซ้อน โปรเซสเซอร์นี้มีชุดคำสั่งที่เรียบง่ายและซับซ้อนจำนวนมาก คำแนะนำเหล่านี้ระบุไว้ในระดับภาษาแอสเซมบลีระดับและการดำเนินการตามคำสั่งเหล่านี้ใช้เวลามากขึ้น
คอมพิวเตอร์ชุดคำสั่งที่ซับซ้อน คือคอมพิวเตอร์ที่คำสั่งเดียวสามารถดำเนินการระดับต่ำได้มากมายเช่นการโหลดจากหน่วยความจำการดำเนินการทางคณิตศาสตร์และที่เก็บหน่วยความจำหรือทำได้โดยกระบวนการหลายขั้นตอนหรือโหมดกำหนดแอดเดรสในคำสั่งเดียวตามชื่อ เสนอ “ชุดคำสั่งที่ซับซ้อน”
ดังนั้นโปรเซสเซอร์นี้จึงย้ายเพื่อลดจำนวนคำสั่งในทุกโปรแกรมและละเว้นจำนวนรอบสำหรับแต่ละคำสั่ง เน้นการรวบรวมคำสั่งที่ซับซ้อนอย่างเปิดเผยภายในฮาร์ดแวร์เนื่องจากฮาร์ดแวร์นั้นเทียบกับซอฟต์แวร์เสมอ อย่างไรก็ตามชิป CISC ค่อนข้างช้ากว่าเมื่อเทียบกับชิป RISC แต่ใช้คำสั่งขนาดเล็กเมื่อเปรียบเทียบกับ RISC ตัวอย่างที่ดีที่สุดของโปรเซสเซอร์ CISC ได้แก่ AMD, VAX, System / 360 และ Intel x86
วิศวกรคอมพิวเตอร์มีความเชื่อว่าในการออกแบบสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์นั้นควรจะมีชุดคำสั่งและการอ้างอิงตำแหน่งข้อมูลในหน่วยความจำให้มากเข้าไว้เพื่อความพร้อมและรวดเร็วในการประมวลผลคำสั่งต่าง ๆ จึงเป็นที่มาของสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์แบบ CISC ซึ่งมีคุณสมบัติที่สาคัญ ๆ ดังนี้
- ชุดคำสั่งมีขั้นตอนซับซ้อนมาก
- ยอมให้มีชุดคำสั่งการเรียก (Call), การกลับค่า (Return) และการส่งผ่านค่าพารามิเตอร์ (Parameter) ได้
- ชุดคำสั่งมีการอ้างอิงตำแหน่งในหน่วยความจำ (Addressing mode) มากกว่า 1 โหมด
- ชุดคำสั่งมีความยาวไม่คงที่
- ชุดคำสั่งมีรูปแบบ (Instruction format) มากกว่า 1 แบบ
- การย้าย (Transfer) ชุดคำสั่งและข้อมูล ระหว่างหน่วยความจำหลักกับซีพียูนั้นจะอยู่ห่างไกลกัน
- ระบบโครงสร้างของ CISC ในวงจรของชิป จะมีขนาดใหญ่ และมักจะไม่ใช้ระบบไปป์ไลน์ (Pipeline)
- ใช้เทคโนโลยีเกี่ยวกับหน่วยความจำหลัก (Main memory) แบบดั้งเดิม
- สามารถปฏิบัติงานคำนวณแบบซ้า ๆ ได้ดี
- สนับสนุนซีพียูแบบระบบหลายตัว (Multiprocessor)
ข้อดีของ CISC
“วงจรตัวนับทำงานอย่างไร ”
- เครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนมากใช้สถาปัตยกรรม CISC
- มีโปรแกรมสนับสนุนมากมาย เนื่องจากผู้ผลิตรายใหญ่ในตลาด CPU คือ Intel
- โปรเซสเซอร์นี้จะสร้างขั้นตอนเพื่อจัดการการใช้พลังงานที่ควบคุมความเร็วของสัญญาณนาฬิกาและแรงดันไฟฟ้า
- ในตัวประมวลผล CISC คอมไพลเลอร์ต้องใช้ความพยายามเล็กน้อยในการเปลี่ยนโปรแกรมหรือคำสั่งจากระดับสูงเป็นการประกอบเป็นภาษาเครื่อง
- คำสั่งเดียวสามารถดำเนินการได้โดยใช้งานระดับต่ำที่แตกต่างกัน
- ไม่ได้ใช้หน่วยความจำมากนักเนื่องจากรหัสมีความยาวสั้น
- CISC ใช้ชุดคำสั่งน้อยลงเพื่อดำเนินการคำสั่งเดียวกับ RISC
- คำสั่งสามารถเก็บไว้ใน RAM บน CISC ทุกตัว
ข้อเสียของ CISC
- คำสั่งที่มีอยู่ที่ CISC ใช้คือ 20% ภายในเหตุการณ์ของโปรแกรม
- เมื่อเปรียบเทียบกับโปรเซสเซอร์ RISC โปรเซสเซอร์ CISC จะทำงานช้ามากในขณะที่ดำเนินการทุกรอบคำสั่งในทุกโปรแกรม
- โปรเซสเซอร์นี้ใช้จำนวนทรานซิสเตอร์ เมื่อเทียบกับ RISC
- การดำเนินการไปป์ไลน์ภายใน CISC จะทำให้ใช้งานได้ยาก
- ประสิทธิภาพของเครื่องลดลงเนื่องจากความเร็วของนาฬิกาต่ำ
