指令系統 CISC和RISC

2021-04-27 05:03:27 字數 2169 閱讀 4111

1.

什麼是指令系統

指令系統是計算機系統中的軟硬體介面,是計算機

/處理器功能的直接表示。我們編寫的各類程式都將由編譯、彙編工具轉換為一條條的機器指令,驅動硬體系統完成算術、邏輯等運算功能。幾十年來,指令系統沒有什麼根本的改變,涉及的內容包括:資料表示、定址技術、實現方式等。總的來說,指令系統告訴我們可以如何利用計算機

/處理器的各類資源和部件,或者說計算機

/處理器為我們提供了怎樣的能力。 2.

cisc vs risc

基本的指令系統一般包含了資料傳送指令、運算指令、程式控制指令、輸入輸出指令、處理機控制和除錯指令。也就是說,處理器通常都提供了上述功能。那麼,如何提高處理器的效能呢?

cisc

:一種可行的方法是根據統計結果將使用頻率高、執行時間長的操作或指令串直接定義為一條機器指令,即

cisc

。例如:

ibm370

中的指令「

opc+r1+r3+b2+d2」

就是將起始位址為

r1,結束位址為

r3的資料塊複製到主儲存器的

(b2)+d2

起始儲存區中。通常來說,

cisc

都採用了微程式實現方式,其中一條指令的執行時間可能需要很多週期。

cisc

的好處在於:拉近了高階語言與機器指令之間的距離,利於優化編譯器的效能,以及降低程式的空間開銷。大家不要小看

cisc

,在實踐中,高階語言和組合語言編寫的程式所占用的空間和時間開銷差距超過了乙個數量級。因此,

cisc

是提高計算機效能的重要手段。極端情況下,所謂高階語言計算機能夠直接執行高階語言,例如

lisp

計算機等。

intel

的x86

處理器都屬於

cisc

的範疇。

cisc

的缺陷:

(1)vlsi

的發展使得主存與控存都採用電晶體電路實現(

dram

,最早的時候主存實現為磁芯儲存器),執行微程式與執行一系列指令串的效率相當,

cisc

和微程式的效能優勢失去了基礎;

(2)20%

的指令佔據了

80%的執行時間,因此大量處理器資源的利用率很低;

(3)cisc

為了實現複雜指令而引入了大量控制邏輯,由此引發的複雜性和欠規則性不利於

vlsi

的實現,降低了處理器的最大時鐘頻率。

risc

優化處理器效能的途徑與

cisc

大相徑庭。

risc

沒有乙個確切的定義,但是通常具有如下特點:

(1)大多數指令實現了簡單功能,並且可以在乙個週期內完成;

(2)所有執行部件相關指令都操作暫存器中的資料,克服儲存器訪問瓶頸,稱為

load/store

結構;(3)

硬連線實現的控制邏輯,克服了微程式的解釋和控制通路開銷;

(4)減少指令和定址種類,簡化控制部件的結構;

(5)固定指令格式,提高解碼和控制部件效率;

(6)注重解碼的優化;

(7)重視流水線設計;

(8)重視優化編譯技術。事實上,

risc

與cisc

的區別可以從字面得出,即:

risc

更加高效的實現了一系列簡單指令。更深入的講,

risc

降低了指令平均執行週期

cpi,並且利用硬連線實現的簡單控制邏輯保證了較高的工作頻率,從而提高了處理器的效能。

risc

自從80

年代誕生以來就得到了極力追捧。

sun的

spark

、sgi的r

系列、ibm

的powerpc

、dec

的alpha

等都採用

risc

結構。不過事實上,

risc

與cisc

其實也都不斷借鑑對方的優點:

intel

的pentium

也採用了

risc

思想,一些

risc

處理器也採用了微程式技術。而且正如有人注意到的,

arm的指令集似乎並不比

intel

的指令集少。

說明 RISC 和 CISC 指令系統的區別?

說明 risc 和 cisc 指令系統的區別?cisc 複雜指令集計算機 和risc 精簡指令集計算機 是當前cpu的兩種架構。它們的區別在於不同的cpu設計理念和方法。早期的cpu全部是cisc架構,它的設計目的是要用最少的機器語言指令來完成所需的百計算任務。與cisc相比,risc指令系統的指令...

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