RISC | 精簡指令集

  • 精簡指令集是什麼?
    精簡指令集簡稱RISC,常被拿來和複雜指令集(CISC)做比較,兩者都是指令集架構(ISA)的不同設計方法。指令集架構決定電腦如何執行指令,支援哪種數據類型和暫存器,如何管理記憶體容量,如何和其他裝置互動,等等。電腦的處理器(含中央處理器CPU、圖形處理器GPU,等等)會遵循某種指令集架構來設計,而精簡指令集的概念就是,所有指令都要能在處理器的一個時脈週期內完成;這有別於複雜指令集的架構,支援更複雜的指令,需要好幾個時脈週期才能完成。

    我們用一個簡單的舉例來示範:假設您叫您的電腦去「開門」。複雜指令集電腦能馬上了解您的意思,並且前往執行。精簡指令集電腦需要您進一步說明:一、抓住把手,二、旋轉把手,三、推開(或拉開)門……使用精簡指令集的處理器,執行指令並不會需要更長的時間,但需要不同的軟體設計,才能配合相對較長的指令長度。

  • 為何需要?
    二十世紀中旬,因為記憶體容量的侷限和其他技術方面的限制,導致複雜指令集成為主流。當時的想法是,透過處理器的複雜設計,來彌補軟體和其他硬體元件的不足。但在過去這幾十年內,電腦軟硬體已經到位,而在二十一世紀初,隨著行動裝置崛起,精簡指令集再次成為主流,智慧型手機等裝置都受惠於精簡指令集的低功耗、低廢熱特性。採用精簡指令集架構的ARM處理器,是當下全世界數量最多的處理器類型,從1985年到2021年的三十六年間,全球出貨高達兩千億顆ARM晶片。就連全世界效能最強的「富岳」超級電腦,都是使用ARM架構的處理器,未來伺服器和資料中心當中,是CISC還是RISC成為主流,大家拭目以待。

  • 技嘉的特色
    技嘉科技從2013年開始投入ARM伺服器解決方案的研發,這正是使用精簡指令集的產品。技嘉利用長年累積的經驗,依照不同使用環境調整零件組合,可快速開發新的伺服器款型,滿足不同領域的需求。比方說,R系列機架式伺服器擅於處理例行運算工作,G系列GPU協同運算伺服器可搭配通用圖形處理器(GPGPU)使用,H系列高密度伺服器可用於超融合基礎架構(HCI)高效能運算(HPC)叢集運算E系列邊緣運算伺服器則使用於邊緣運算。想要在您的伺服器機房伺服器農場內導入精簡指令集產品,使用技嘉ARM伺服器準沒錯。