CISC와 RISC

 들어가기 앞서 해당 글은 '혼자 공부하는 컴퓨터구조 + 운영체제'를 참고로 작성되었습니다. 

 

 

 

 CISC와 RISC는 각각 ISA(Instruction Set Architecture)의 한 종류이다. 

 ISA(Instruction Set Architecture)

 전공책이나 다른 정보글에서 '아키텍쳐에 따라 어쩌구 저쩌구'하는 그 아키텍쳐가 바로 이것이다. ISA는 cpu가 이해할 수 있는 명령어의 모음을 가리킨다.

 

 같은 cpu라고 해서 같은 명령어를 이해할 수 있는 것이 아니다. 이를테면 컴퓨터에 cpu가 들어있듯이 스마트폰에도 cpu가 있다. 하지만 컴퓨터의 실행 프로그램을 아무런 설정없이 스마트폰에서 실행하면 스마트폰의 cpu는 해당 프로그램을 이해하지 못해 실행이 되지 않는다는 말이다.  

 

 이것이 바로 아키텍쳐의 차이로 인한 것이다. 그럼 해당 아키텍처의 대표인 CISC와 RISC에 대해 알아보자.

 

 

 CISC(Complex Instruction Set Computer)

 결론부터 말하자면 'x86 아키텍처' 가 대표적인 CISC인데, 이를 기반으로 만든 cpu가 바로 인텔과 Amd가 되시겠다.

 

 CISC의 약자에서 볼 수 있듯이 말그대로 '복잡한 명령어 집합을 활용하는 컴퓨터'를 의미한다. CISC의 특징을 그대로 보여주는 약자인데, CISC는 하나의 명령어가 다양한 기능을 담당하기 때문에 내부 구조가 상당히 복잡하다.

 

 

 하나의 명령어가 다양한 기능을 하는만큼 컴파일된 어셈블리어를 까보면 같은 명령어로 다양한 내용을 처리하는 것을 볼 수 있다. 때문에 명령어가 짧게 끝나고 이는 명령어를 적게 사용하기 때문에 메모리를 절약할 수 있다는 장점이 있다. 

 

 하지만 여기서 이상한 점이 있다. 장점으로 '메모리 공간을 절약할 수 있다.' 라고 하는데, 이는 실행 프로세스를 올리는 메모리 영역에 한에서는 맞는 말일지 몰라도, 한 명령어에 다양한 기능을 넣었다는 건 그만큼 명령어가 크다는 말이고 이는 다시 하나의 명령어가 차지하는 메모리 영역이 크다는 말이된다. 참으로 이상한 장점이 아닐 수 없다.

 

 이는 CISC가 지향하는 바를 보면 의문이 풀리는데, CISC는 '명령어 하나'로 다양한 기능을 제공한다는 것이다. 이는 위에서 봤듯이 프로그램을 실행시키는데 필요한 명령어가 적다는 것이고, 큰 명령어가 저장된 것 보다 프로그램이 실행 될 때 동적으로 할당되는(또는 cpu가 읽을) 명령어가 적기 때문에 부담이 덜하다 라고 해석할 수 있겠다. 

 

 '하나의 명령어로 다양한 기능을 제공'은 명령어의 길이가 가변적이라는 특징으로 이어진다. 이 특징은 다시 치명적인 단점으로 이어지는데 가변적이라는 것은 상황에 따라 실행시간이 불규칙하다는 것이다. 이렇게 되면 명령어 파이프라인의 병렬 처리 또한 효율적이 못하게 된다는 단점이 된다. 

 

 이런 치명적인 단점이 있는 CISC을 왜 쓰는 걸까? 지금 말한 CISC의 특징들은 아주 옛날 CISC를 개념이 나온 초기의 특징이다. 현대에는 당연하게도 해당 단점을 보완하여 CISC지만 내부적으로 RISC와 비슷하게 동작하게 해 놓았다.

 

 

 RISC(Reduced Instruction Set Computer)

 약자에서 볼 수 있듯이 명령어 크기를 줄인 아키텍처다. CISC를 보완하기위해 명령어 크기를 줄인 대신 아래 이미지와 같이 컴파일된 명령어가 늘어났다.

 

 RISC는 규격화된 고정 길이 명령어를 활용한다. 때문에 하나의 명령어가 웬만해선 1클럭 내외로 실행되기 때문에 명령어 파이프라이닝에 유리하게 되었다. 이는 실행 속도의 향상으로 이어진다.

 

 또한 메모리에 직접 접근하는 명령어를 load, store 두 개로 제한했는데, 이는 메모리 접근을 단순화 하고 최소화하는 것을 추구하기 때문이다. 대신 레지스터를 적극적으로 활용하기 때문에 레지스터를 이용한 연산이 많아 일반적으로 범용 레지스터의 개수도 더 많다. 

 

 대표적인 아키텍처로 ARM 아키텍처가 있으며, 모바일 기기, 태블릿, 스마트폰 등에서 널리 사용된다.

  

 

 

 

 책에서는 CISC에 대해 '많은 명령어 수로 적은 명령으로 프로그램을 실행 시킬 수 있다.' 라고 나와있다. 처음에 이게 무슨 말인가 싶어 고민을 많이 했더랬다. 언뜻 보면 맞는 말 같지만 가만히 생각해 보면 이상한 말이 아닐 수 없었다. RISC에선 '명령어 종류가 적기 때문에 컴파일된 명령어들이 많다.'를 보면 더 이상하다. 종류가 적은데 왜 컴파일 된 명령어가 많단 말인가. 

 

결론적으로 명령어 종류와 개수에 포커스를 맞추는 것이 아니고, 명령어 하나에 다양한 기능을 하느냐 아니면 명령어 하나는 딱 그 역할만 하느냐에 초점을 맞춰야 하는 게 맞는 것 같다.

 

 아마 책에서는 '명령어'와  컴파일 '명령'을 구분한 게 아닐까 한다. 이 부분을 놓쳐 고민을 많이 한 거 같다.

 

 책과 같은 설명으로는 헷갈릴 수 있으니 위에서 말한 '명령어 하나'를 기준으로 삼는 게 좋은 것 같다.