RISC, CISC, and GPU

노정훈·2023년 5월 25일
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RISC(Reduced Instruction Set Computer)

  • 대부분의 프로그램에서 많이 사용되는 instruction만으로 구성된 instrution set을 가짐.
  • 적은 수의 최적화된 instruction들로 구성되어 매우 빠른 실행속도를 가지며 보다 단순한 구조의 CPU 설계가 가능
  • Advanced RISC Machine(ARM), RISC-V가 대표적인 예시로 현재는 대부분 태블릿이나 휴대폰 등에서 사용

    cf) 태블릿, 휴대폰의 CPU는 Application Processor(AP)라고 함

  • load-store structure 사용 => loading 및 storing instruction들만 memory에 접근 가능하고 evaluating instruction들은 register에만 접근 가능.

  • 한 clock cycle 당 하나의 instruction이 실행
  • instruction들이 일정한 길이를 가지며 종류가 적어 decode가 쉽고 병렬처리 쉬움
  • 보다 단순한 내부회로 구성이 가능하여 저전력이면서 낮은 가격으로 구현 가능
  • CISC와 비교했을 때 같은 task를 수행하는데 필요한 instruction의 수가 많음. (instruction 하나가 보다 단순한 구조)
  • RAM 소모 측면에서 CISC보다 불리(많은 register 요구)
  • RISC는 하나의 명령어 실행으로 간단한 프로세스를 굉장히 빨리 수행함.
  • RISC architecture는 간단한 명령어 다수를 신속하게 실행하여 성능을 전반적으로 향상시킴.

CISC(Complex Instruction Set Computer)

  • 하나의 instruction이 여러 execution을 처리할 수 있으며 RISC에 비해 복잡하고 다양한 instruction으로 구성된 instruction set을 가짐.
  • 전형적인 PC(컴퓨터)에서 많이 사용됨.

  • instruction 하나를 수행하는데 여러 clock cycle이 필요
  • 특정 task를 수행하는데 필요한 instruction 수가 RISC와 비교했을 때 보다 적음.
  • 가변길이의 instruction으로 구성
  • RISC에 비해 복잡한 HW가 필요하여 생산단가 높음
  • 전력소모에서 RISC에 비해 불리함.
  • CISC architecture는 하나의 명령어 실행으로 일련의 복잡한 프로세스를 수행하며 성능 향상을 위해 복합 명령어를 이용함.
CISCRISC
장점호환성처리속도, 가격
명령어 수많음적음
주소 지정복잡간단
레지스터적음많음
처리속도느림빠름
전력 소모많음적음
생산 가격고가저가
프로그래밍간단(컴파일러 작성 쉬움. 복잡한 명령도 microcode이므로 실행효율 좋음. 호환성 좋음)복잡(컴파일러의 최적화 과정이 복잡. 명령길이가 고정되어 있어 코드 효율이 낮음)
용도x86ARM

GPU(Graphics Processing Units)

  • PC의 그래픽 성능을 좌우하는 그래픽 카드 핵심 칩
  • 위의 그림은 CPU와 GPU의 차이점을 모식도로 표현한 것. 병렬처리에 최적화된 GPU의 특징인 다수의 core를 볼 수 있음.

Tensor Processing Unit(TPU)

  • Google에서 커스텀식으로 개발한 ASIC. Tensorflow로 구현된 application 등을 효과적으로 학습시키고 처리하는 데 사용
  • Dense vector and matrix를 매우 빠르게 처리함.

References:
1) https://dsaint31.me/mkdocs_site/CE

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