Nel corso degli anni ’80 e ’90 emersero due grandi filosofie architetturali nella progettazione delle CPU: la CISC e la RISC.
Schema CISC vs RISC
L'archiettura CISC (Complex Instruction Set Computer) è adottata storicamente dai processori x86 di Intel, AMD, Cyrix e altri, questa filosofia punta su un set di istruzioni molto ampio e “complesso”. L’idea del CISC è di fornire al programmatore (e al compilatore) istruzioni altamente specializzate, capaci di svolgere operazioni complesse con una singola istruzione.
Ciò semplifica la programmazione (serve meno codice per fare molto) e riduce il numero di istruzioni necessarie per eseguire certi compiti. Di contro, l’hardware risulta più complesso: la CPU CISC deve avere molti circuiti dedicati per decodificare ed eseguire tutte queste istruzioni avanzate. Un esempio classico di architettura CISC è proprio la famiglia di processori Intel x86 (e compatibili).
In contrasto, l’approccio RISC (Reduced Instruction Set Computer) riduce al minimo il set di istruzioni, privilegiando semplicità ed efficienza. Le CPU RISC offrono poche istruzioni molto basilari (load, store, somma, sottrai, ecc.), ciascuna delle quali viene eseguita in modo estremamente rapido.
L’idea è che con istruzioni semplici e hardware più snello, si possano raggiungere frequenze di clock più alte e una maggiore efficienza per watt consumato. Lo svantaggio è che per svolgere operazioni complesse servono più istruzioni elementari, spostando quindi parte della complessità sul software (il compilatore deve “assemblare” operazioni complesse usando molte istruzioni semplici).
Esempi noti di CPU RISC sono le IBM PowerPC, i MIPS R4000, gli SPARC di Sun/Oracle e gli Alpha di DEC, oltre naturalmente ai moderni processori ARM presenti in smartphone e tablet.
Le due architetture a confronto: in generale, i processori CISC hanno tradizionalmente dominato nel mondo dei PC desktop e laptop, mentre i RISC hanno trovato ampio impiego in workstation specializzate, sistemi embedded e dispositivi mobili.
Oggi questi confini sono diventati più sfumati: ad esempio, i processori Apple Silicon usano un’architettura RISC (ARM) anche nei personal computer, e molte ottimizzazioni tipiche del RISC e del CISC si sono influenzate a vicenda. I principi di base restano però differenti nelle due filosofie.