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复杂指令集计算机 发布于:

计算机处理器包含有实现各种功能的指令或微指令,指令集越丰富,为微处理器编写程序就越容易,但是丰富的微指令集会影响其性能。复杂指令集计算机(CISC)体系结构的设计策略是使用大量的指令,包括复杂指令。与其他设计相比,在CISC中进行程序设计要比在其他设计中容易,因为每一项简单或复杂的任务都有一条对应的指令。程序设计者不需要写一大堆指令去完成一项复杂的任务。 但指令集的复杂性使得CPU和控制单元的电路非常复杂。[1]

CISC包括一个丰富的微指令集,这些微指令简化了在处理器上运行的程序的创建。指令由汇编语言所组成,把一些原来由软件实现的常用的功能改用硬件的指令系统实现,编程者的工作因而减少许多,在每个指令期同时处理一些低阶的操作或运算,以提高计算机的执行速度,这种系统就被称为复杂指令系统。

在CISC指令集的各种指令中,其使用频率却相差悬殊,大约有20%的指令会被反复使用,占整个程序代码的80%。而余下的80%的指令却不经常使用,在程序设计中只占20%。

RISC(精简指令集计算机) 设计方案,如它的名字所蕴涵的那样,有一个简化的指令集,该指令集提高处理器的效率但是需要有更复杂的外部程序。RISC结构优先选取使用频最高的简单指令,避免复杂指令;将指令长度固定,指令格式和寻地方式种类减少;以控制逻辑为主,不用或少用微码控制等措施来提高运算速度。

RISC设计方案是根据John Cocke在IBM所做的工作形成的。John Cocke发现大约20%的计算机指令完成大约80%的工作。因此,基于RISC的系统通常比CISC系统速度快。它的80/20规则促进了RISC体系结构的发展。

当然,和CISC架构相比较,尽管RISC架构有上述的优点,但不能认为RISC架构就可以取代CISC架构,事实上,RISC和CISC各有优势,而且界限并不那么明显。现代的CPU往往采用CISC的外围,内部加入了RISC的特性,如超长指令集CPU就是融合了RISC和CISC的优势,成为未来的CPU发展方向之一。


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