什么是RISC和CISC?
什么是RISC和CISC?

发表者:{wert}wert 2-19 [ 1]

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  RISC(精简指令集计算机)和CISC(复杂指令集计算机)是CPU的两种架构,区别在于不同的CPU设计理念和方法。早期的CPU全部是CISC架构。
  计算机性能的提高可以通过增加硬件的复杂性来获得,随着集成电路技术,特别是VLSI(超 大规模集成电路)技术的迅速发展,硬件工程师可以通过不断增加可实现复杂功能的指令和多种灵活的编址方式软件编程方便和提高程序的运行速度,相应地,硬件越来越复杂,造价也相应提高。通过提供复杂指令来提高性能的方法,顾名思义,也就叫做CISC。一般CISC计算机所含的指令数目至少300条,甚至超过500条。CISC的设计目的是要用最少的机器语言指令来完成所需的计算任务。比如对于乘法运算,在CISC架构的CPU上,可能只需要一条指令:MUL ADDRA, ADDRB就可以将ADDRA和ADDRB中的数相乘并将结果储存在ADDRA中。将ADDRA, ADDRB中的数据读入寄存器、相乘和将结果写回内存的操作全部依赖于CPU中设计的逻辑来实现。这种架构会增加CPU结构的复杂性和对CPU工艺的要求,但对于编译器的开发十分有利。比如上面的例子,C程序中的a*=b就可以直接编译为一条乘法指令。如今,Intel及其兼容CPU还在使用CISC 架构。
  随着CISC的发展,它的缺点也逐渐暴露出来,日趋庞杂的指令系统不但不易实现,而且还可能降低系统性能。IBM公司的JhomasI.Wason研究中心于1975年组织力量研究指令系统的合理性问题,1979年David Patterson教授也开始UC Berkeley开展这一研究。结果发现,首先,在CISC系统中,各种指令的使用率相差悬殊:一个典型程序的运算过程所使用的80%指令,只占处理器指令系统所有指令中的20%,事实上最频繁使用的指令是取数据、存数据和加法这些最简单的指令。这就说明,花大力气设计和实现的复杂指令其实作用并不大。而且,复杂的指令系统必然带来结构的复杂性,不但增加了设计的时间与成本还容易造成设计失误。此外,尽管VLSI技术已达到很高的水平,但也很难把CISC的全部硬件做在一个芯片上,这也妨碍单片计算机的发展。
  因而,针对CISC的这些弊病,David Patterson教授等人提出了精简指令的设想,即指令系统应当只包含那些使用频率很高的少量指令,并提供一些必要的指令以支持操作系统和高级语言.按照这个原则发展而成的计算机被称为精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer-RISC)结构。RISC架构要求软件来指定各个操作步骤。上面的例子如果要在RISC架构上实现,将ADDRA, ADDRB中的数据读入寄存器,相乘和将结果写回内存的操作都必须由软件来实现,比如:MOV A, ADDRA; MOV B, ADDRB; MUL A, B; STR ADDRA, A。这种架构可以降低CPU的复杂性以及允许在同样的工艺水平下生产出功能更强大的CPU,但对于编译器的设计有更高的要求。
  RISC-V读作RISC Five,也即第五代精简指令处理器。取这个名字正是因为美国伯克利研究团队的David Patterson教授在此之前已经研制了四代精简指令处理器芯片。

回答评级:★★★☆☆☆☆☆☆ 回答者:{gongwy9898}gongwy9898 2-21

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