Почему процессоры CISC сложнее конвейерно? В каком смысле некоторые инструкции «более сложные», чем другие?

Question

В соответствии с «компьютерной архитектуры и организации» Майлз Murdoca и Винсент Heuring,

CISC инструкции не подходят конвейерных архитектур очень хорошо. Для эффективной работы конвейерной обработки каждая инструкция должна иметь схожесть с другими инструкциями, по крайней мере с точки зрения относительной сложности .

Почему это правда? Что подразумевается под сложностью инструкций, не все инструкции принимают один такт, чтобы начать выполнение; если инструкция читает или записывает в память, тогда потребуется больше времени, но RISC-процессоры читают также запись в память (конечно)?

Answer 1

«Сложность» инструкций связана с тем, насколько их размер и формат могут отличаться. Возьмите архитектуру x86 IA32 (Intel 32 бит), например CISC. Размер инструкций может варьироваться от 1 до 12 байтов, и их формат также сильно меняется (формат - это то, сколько бит используется для каждого поля, где расположены эти биты и т. Д.).

Это означает, что вы узнаете только, когда закончите команду, как только вы начнете ее декодировать. В некоторых инструкциях потребуется только цикл, который нужно извлечь, а другие - еще больше, и это усложняет процесс конвейера.

Все инструкции ARM (архитектура RISC), с другой стороны, имеют ровно 4 байта. Поэтому, как только вы получаете 4 байта, вы знаете, что вы можете отправить эти байты для этапа декодирования конвейера, и вы можете сразу начать получать следующую инструкцию.

Answer 2

Что подразумевается под архитектурой CISC, обычно требуются инструкции, которые относительно длиннее RISC. Поэтому планирование сложнее. В CISC часто встречаются простые инструкции, а более сложные инструкции занимают больше времени. Таким образом, в трубопроводе есть вещи, называемые опасностями, которые могут создавать проблемы для гладкой конвейерной обработки. Инструкции по плавающей точке X86 будут, например, длиннее, чем загрузка или сохранение x86.