Grundlagen der RISC-Architektur

Abkehr von CISC

Die (virtuellen und realen) Vorteile gerieten in den 70er Jahren stark ins Schwanken. Folgende Effekte bewirkten eine Umkehr der Aussagen:

  • Die Fortschritte in der Speichertechnologie führten zu einer drastischen Verringerung des Geschwindigkeitsunterschieds zwischen Haupt- und CPU-Speicher und vor allem zu wesentlich billigerem Speicher.

  • Die unerwartet schlechte Ausnutzung des Befehlssatzes durch die Compiler bedeutete eine sehr geringe Ausnutzung der Möglichkeiten einer CPU. Nach Untersuchungen von IBM wurden in 80 Prozent des Codes nur fünf Prozent des Befehlssatzes verwendet. In 95 Prozent des Codeumfangs tauchten zehn Prozent aller möglichen Instruktionen und in 99 Prozent gerade einmal 15 Prozent aller Befehle auf. Daraus entstand die so genannte 10:90-Regel.

  • Die Ersetzung eines komplexen Maschinenbefehls durch mehrere einfache erwies sich gelegentlich sogar als zeitsparender.

  • Die Mikroprogramme wurden immer umfangreicher, so dass sie letztendlich nicht mehr in der CPU fest implementiert waren, sondern nachladbar gestaltet wurden. Die Folge waren Nachladestrategien, Schutzmechanismen sowie eine weitere Verkomplizierung der CPU und dadurch verlängerte Entwurfszeiten.

  • Die Komplexität von Mikroprogrammen, insbesondere das erforderliche hohe Maß an Parallelität, bedingte eine erhöhte Fehleranfälligkeit dieser Mikroprogramme. Entwicklungssprachen für diese Form der Programmierung waren nicht vorhanden, so dass die Komplexität letztendlich durch die Entwickler gemeistert werden musste.