计算机指令集详解(RISC 和 CISC)
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2024-01-26 07:37:45
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文章目录
- 1 概述
- 2 指令集结构设计
- 2.1 RISC 精简
- 2.2 CISC 复杂
- 2.3 区别
- 3 扩展
1 概述
2 指令集结构设计
2.1 RISC 精简
优点:
- 速度快。 RISC特点之一是 指令流水线,而指令长短和执行时间的特性,使流水中的等待和保持时间减到最少。这些因素有利提高计算速度。
- 降低设计成本,提高可靠性。 由于 RISC 指令集清简,使之只需相对小而简单控制单元的译码和硬件执行子系统。降低了复杂程序,简化了结构。
- 支持 高级语言,而不支持汇编语言(方便 编程)
缺点:
- 编译后指令长度较长,内存需要较大。 因为 RISC 拥有的指令数少,有些在 CISC 中仅由一条指令完成的功能,在 RISC 中需二、三条甚至更多条指令,这使 RISC 代码较长,因而 RISC 的程序需要更多的内存,内存与 CPU 间的指令冲突也会增加
2.2 CISC 复杂
- 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%。
- 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
2.3 区别
- RISC 和 CISC 是当前 CPU 的两种架构。
- 它们的区别在于不同的 CPU 设计理念和方法。
| RISC(精简) | CISC(复杂) |
---|
指令系统 | 简单,精简 | 复杂,庞大 |
指令数目 | 一般小于 100 条 | 一般大于 200 条 |
指令字长 | 固定长度 | 无限制 |
指令设计 | 以 软件 为中心 | 以 硬件 为中心 |
可访存指令 | 只有 Load/Store 指令 | 无限制 |
各种指令执行时间 | 大多数在一周期内 | 相差很大 |
各种指令执行频率 | 都比较常用 | 相差很大 |
通用寄存器数量 | 较多 | 较少 |
指令流水线 | 必须 | 可选 |
控制方式 | 组合逻辑控制 | 微程序控制 |
3 扩展
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