Υπολογιστές μειωμένου ρεπερτορίου εντολών

Με την εξέλιξη των επεξεργαστών CISC, το ρεπερτόριο εντολών τους γινόταν όλο και μεγαλύτερο. Οι σχεδιαστές υπολογιστών παρατήρησαν όμως στατιστικά ότι μόνο το 25% των εντολών ενός υπολογιστή χρησιμοποιούνται πολύ (περίπου το 95% του χρόνου). Το ρεπερτόριο εντολών, απ' ό,τι φαινόταν, θα μπορούσε να μειωθεί δραστικά, απλουστεύοντας έτσι και το υλικό. Οι επιπλέον εντολές θα μπορούσαν να υλοποιηθούν με λογισμικό.

Αυτή είναι η κεντρική ιδέα των υπολογιστών μειωμένου ρεπερτορίου εντολών (Reduced Instruction Set Computers, RISC). Το ρεπερτόριο εντολών των υπολογιστών αυτών είναι μικρό, με λιγότερες από 100 εντολές, οπότε το πεδίο κώδικα εντολής δεν καταλαμβάνει μεγάλο χώρο στην εντολή. Έτσι οι εντολές εκτελούνται γρήγορα.

Όταν η ΚΜΕ περιέχει μόνο έναν ή λίγους καταχωρητές, τότε η ΚΜΕ χρειάζεται πολύ συχνά να μεταφέρει δεδομένα από και προς τη μνήμη, γιατί δεν είναι σε θέση να τα αποθηκεύσει εσωτερικά.

Μία ΚΜΕ που περιέχει πολλούς καταχωρητές όμως μπορεί να κρατά εσωτερικά τα ενδιάμεσα αποτελέσματα όταν εκτελεί ακολουθίες υπολογισμών. Έτσι δεν έχει τόσο μεγάλη ανάγκη για ανταλλαγή δεδομένων και προσπέλαση της μνήμης. Αυτό έχει σαν άμεσο αποτέλεσμα την αύξηση της ταχύτητας του υπολογιστή σε σχέση με κάποιον με λίγους καταχωρητές.

Μία εντολή ενός υπολογιστή RISC είναι αυτή που προσθέτει δύο αριθμούς που είναι αποθηκευμένοι σε δύο καταχωρητές και αποθηκεύει το αποτέλεσμα σε έναν τρίτο καταχωρητή. Για την εντολή αυτή υπάρχουν πολλοί συνδυασμοί εκτέλεσης, αλλά ο κώδικας της εντολής είναι ένας. Σε συμβολική γλώσσα, η μορφή της εντολής θα ήταν: ADD R1 R2, R3 και θα είχε την έννοια R3:= R1+ R2.

Αν η ΚΜΕ περιέχει 10 καταχωρητές, τότε για κάθε έναν από τους R1, R2, R3 θα υπάρχουν 10 διαφορετικές επιλογές και οι τελικοί συνδυασμοί θα είναι 10x10x10=1000. Με έναν κώδικα εντολής λοιπόν μπορούν να κωδικοποιηθούν 1000 διαφορετικές εντολές.

Πρακτικά, οι πολλοί καταχωρητές μέσα στην ΚΜΕ συνθέτουν μία πολύ μικρή και γρήγορη μνήμη. Σήμερα οι περισσότεροι επεξεργαστές, κυρίως σε σταθμούς εργασίας, είναι τύπου RISC.

Οι υπολογιστές RISC δε χρησιμοποιούν μικροπρογραμματιζόμενη αρχιτεκτονική εξαιτίας της απλότητας των εντολών τους. Επίσης διαθέτουν ξεχωριστούς διαδρόμους για τα δεδομένα και τις διευθύνσεις τους.

Το μειονέκτημα των υπολογιστών RISC είναι ότι ο προγραμματισμός σε γλώσσα μηχανής γίνεται πιο δύσκολος και απαιτούνται πιο «έξυπνοι» μεταφραστές για τις γλώσσες προγραμματισμού.