컴퓨터 CISC의 특징

컴퓨터의 명령어 집합을 설계를 알아보겠습니다. 초기의 컴퓨터 구조에 이에따른 진화를 바탕으로 나타난 컴퓨터 CISC의 특징에 대해서 살펴보겠습니다.

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컴퓨터의 명령어 집합

컴퓨터의 명령어 집합은 기계어 프로그램의 구성방식을 결정하기 때문에 컴퓨터 구조에서 중요한 측면입니다. 초기에는 하드웨어를 최소화하기 위하여 작고 간단한 명령어 집합을 사용했습니다. 그러나 디지탈 하드웨어의 가격이 내려가고 집적도가 높아짐에 따라 명령어 집합의 수와 복잡도가 증가하는 추세로 되었고, 많은 명령어를 가진 컴퓨터에서는 다양한 데이타 형태와 어드레싱 모드도 제공하였습니다.

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CISC의 탄생

이러한 추세는 보다 많은 명령어를 가진 컴퓨터에서는 다양한데 이타 형태와 어드레싱 모드도 제공하였습니다. 이러한 추세는 보다 많은 응용을 지원하기 위해 모델을 개선하거나 고급 언어를 기계어로 바꾸기 위한 명령어를 추가하거나 소프트웨어로 구현하였던 기능을 하드웨어로 구현하려는 노력에 의해서 계속되었습니다.

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이와 같은 많은 명령어를 가진 컴퓨터를 복잡한 명령어 집합 컴퓨터 (complex instruction set computer)라고 부르며, 줄여서 CISC라고 합니다. 그런데 1980년대 초에 많은 컴퓨터 설계자들이 메모리 참조가 흔하지 않으며 실행 속도가 무척 빠른 소수의 간단한 명령어를 사용하는 것이 성능 향상에 더 효과적이라는 주장했습니다. 이러한 형태의 컴퓨터를 간소화된 명령어 집합 컴퓨터 (reduced instruction set computer) 또는 RISC라고 하였습니다. 이 절에서는 CISC 와 RISC구조의 특징을 비교하고, RISC의 프로세서의 명령어 집합과 명령어 형식을 다루어 보겠습니다.

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CISC의 특징

컴퓨터의 명령어 집합을 설계할 때에는 기계어 구조 뿐만 아니라 고급 언어의 사용도 고려해야 합니다. 고급 언어를 기계어 프로그램으로 바꾸는 일은 컴파일러 (compiler) 라는 프로그램에 의하여 수행됩니다. 이 컴파일 동작을 간소화시 키고 컴퓨터의 전반적인 성능을 향상시키려는 것이 복잡한 명령어 집합을 사용 하는 이유압니다. 따라서 CISC구조의 기본적인 목표는 모든 고급 언어 문장들에 대해 각각 하나의 기계 명령어가 대응되도록 하는 것입니다.

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CISC구조를 가진 컴퓨터의 예

CISC구조를 가진 컴퓨터의 예로는 VAX컴퓨터와 IBM 370컴퓨터가 있습니다. CISC구조의 또다른 특징은 명령어 형식의 길이가 가변적이라는 것입니다. 즉 레지스터간의 동작을 표시하는 명령어는 두 바이트로 구성되지만, 메모리를 참 조하는 명령어는 다섯 바이트가 있어야 전체 명령어 코드를 나타낼 수 있습니다.

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이러한 특징 때문에 하나의 명령어가 그 컴퓨터에서 사용하는 워드에 꼭 맞지 않는 경우가 발생합니다. 따라서 가변적인 길이를 가진 명령어들을 메모리 워드에 꼭꼭 채워넣기 위해서는 워드에서의 바이트수를 세는 특별한 디코딩 회로가 필요합니다.

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장점과 단점

전형적인 CISC 프로세서의 명령어는 메모리의 피연산자를 직접 처리합니다. 예를 들어 ADD 같은 명령어에서 피연산자가 모두 메모리 위치로 지정되기 때문에 명령어가 수행되는 동안 세 번의 메모리 참조가 필요합니다. 이와 같이 메모리를 참조하는 어드레싱 모드는 고급 언어의 컴파일 동작을 간단히 하는데 매우 유용합니다.

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그러나 많은 명령어와 어드레싱 모드를 구현하기 위해서는 보다 많은 하드웨어가 필요하고 이에 따라 컴퓨터의 계산 속도가 느려지는 단점이 있습니다.

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CISC구조의 주요 특징

CISC구조의 주요 특징을 요약해 보면 다음과 같습니다.

1. 많은 수의 명령어 -일반적으로 100 에서 250 개의 명령어

2. 몇몇 명령어는 틀별한 동작을 수행하며 자주 사용되지 않는다.

3. 다양한 어드레싱 모드-일반적으로 5에서 20가지의 모드

4. (가변 길이 명령어 형식

5. 메모리의 피연산자를 처리하는 명령어