RISC steht für Reduced Instruction Set Computer – eine Design-Philosophie für Prozessoren mit einem kleinen, einfachen und regelmäßigen Befehlssatz. Statt vieler komplexer Befehle enthält ein RISC-Prozessor nur wenige, einfache Befehle, die typischerweise in einem Takt ausgeführt werden. Die aufwendige Optimierung übernimmt der Compiler.
Die typischen RISC-Merkmale
- Feste Befehlslänge (meist 32 Bit) – einfaches Dekodieren, ideal für Pipelining.
- Load/Store-Architektur: Nur explizite Lade- und Speicherbefehle greifen auf den Speicher zu, alle anderen Befehle arbeiten auf Registern.
- Große Registerdatei mit vielen Registern.
- Wenige Adressierungsarten und meist Drei-Operanden-Befehle (Ziel, Quelle 1, Quelle 2).
- Keine oder nur minimale Mikroprogrammierung – die Steuerung ist direkt verdrahtet.
Geschichte und Beispiele
Die Idee entstand in den 1980er-Jahren: An der University of California in Berkeley entwickelte David Patterson die RISC-I- und RISC-II-Prozessoren, an der Stanford University entstand unter John Hennessy die MIPS-Architektur; IBM arbeitete parallel am 801-Projekt. Heute gehören ARM (Smartphones und eingebettete Systeme), MIPS, PowerPC, SPARC und das offene RISC-V zu den RISC-Familien.
Der Gegensatz: CISC
Das Gegenmodell ist CISC (Complex Instruction Set Computer) mit vielen komplexen, variabel langen Befehlen, die auch direkt auf Speicheradressen zugreifen können. Der klassische Vertreter ist die x86-Architektur von Intel und AMD. Moderne x86-Prozessoren sind außen ein CISC-Befehlssatz aus Kompatibilitätsgründen, innen aber RISC-artig: Sie übersetzen die komplexen Befehle per Mikrocode in einfache interne Mikrooperationen.
Warum RISC gewinnt
Die einfachen, gleich langen Befehle lassen sich hervorragend superskalar ausführen und umordnen, etwa mit Register-Renaming. Das spart Transistoren und Strom – ideal für Batteriegeräte und Serverfarmen. Die Kehrseite: Programme werden länger, weil komplexe Operationen aus mehreren Einzelbefehlen zusammengesetzt werden müssen. Entscheidend ist der Opcode-Entwurf des Instruktionssatzes und die passende Mikroarchitektur.
Verwandte Grundlagen: CPU, MMU (integriert in RISC-Chips), Von-Neumann-Architektur.