CISC/RISC指令系统
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答错率:    36%
知识难度:
考试要求: 熟悉     
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       目前许多计算机的指令系统可包含几百条指令,十多种寻址方式,这对简化汇编语言设计、提高高级语言的执行效率是有利的。这些计算机被称为复杂指令集计算机(Complex Instruction Set Computer, CISC)。
       使指令系统越来越复杂的出发点有以下几点:
       (1)使目标程序得到优化:例如设置数组运算命令,把原来要用一段程序才能完成的功能,只用一条指令来实现。
       (2)给高级语言提供更好的支持:高级语言和一般的机器语言之间有明显的语义差别。改进指令系统,设置一些在语义上接近高级语言语句的指令,就可以减轻编译的负担,提高编译效率。
       (3)提供对操作系统的支持:操作系统日益发展,其功能也日趋复杂,这就要求指令系统提供越来越复杂的功能。
       但是,复杂的指令系统使得计算机的结构也越来越复杂,这不仅增加了计算机的研制周期和成本,而且难以保证其正确性,有时还可能降低系统的性能。实践证明,各种指令的使用频率相当悬殊,在如此庞大的指令系统中,只有算术逻辑运算、数据传送、转移、子程序调用等几十条基本指令才是经常使用的,它们在程序中出现的概率占到80%以上,而需要大量硬件支持的复杂指令的利用率却很低,造成了硬件资源的大量浪费。
       精简指令系统计算机(RISC)的着眼点不是简单地放在简化指令系统上,而是通过简化指令使计算机的结构更加简单合理,从而提高机器的性能。RISC与CISC比较,其指令系统的主要特点如下。
       (1)指令数目较少,一般都选用使用频度最高的一些简单指令。
       (2)指令长度固定,指令格式种类少,寻址方式种类少。
       (3)大多数指令可在一个机器周期内完成。
       (4)通用寄存器数量多,只有存数/取数指令访问存储器,而其余指令均在寄存器之间进行操作。
       RISC与CISC技术两者的主要区别在于设计思想上的差别,RISC的设计思想是;将那些不是最频繁使用的功能(指令)由软件来加以实现,这样就可以优化硬件,并可使其执行得更快。采用RISC技术后,由于指令系统简单,CPU的控制逻辑大大简化,芯片上可设置更多的通用寄存器,指令系统也可以采用速度较快的硬连线逻辑来实现,且更适合于采用指令流水技术,这些都可以使指令的执行速度进一步提高。指令数量少,固然使编译工作量加大,但由于指令系统中的指令都是精选的,编译时间少,反过来对编译程序的优化又是有利的。CISC和RISC技术都在发展,两者都各有自己的优点和缺点。但是RISC技术作为一种新的设计思想,无疑对计算机的发展将产生重大影响。
 

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