指令系统——CISC与RISC

CISC复杂指令系统计算机

设计思路：一条指令完成一个复杂的基本功能。典型程序中80％的语句仅仅使用处理机中20％的指令

代表：×86架构，主要用于笔记本、台式机等

例如：设计一套输出单词的指令集，输出一个单词需要一条对应的指令，一条指令需要一个专门电路完成，一共有17万个单词，也就需要17万个电路

缺点：

1.CISC的指令系统复杂庞大，各种指令使用频度相差很大

2.指令字长不固定，指令格式多，寻址方式多

3.可以访存的指令不受限制

4.CPU中设有专用寄存器

5.绝大多数指令需要多个时钟周期方可执行完毕

6.采用微程序控制器

7.难以用优化编译生成高效的目标代码

RISC精简指令系统计算机

设计思路：一条指令完成一个动作，多条指令组合完成一个功能。

代表：ARM架构，主要用于手机、平板等

例如：设计一套输出单词的指令集，每个字母的输出由一条指令完成，多条指令组合完成一个单词，26个字母需要26个电路。“并行”、“流水线”

特点：

1.选取使用频度较高的一些简单指令以及一些很有用但又不复杂的指令，让复杂指令的功能由频度高的简单指令的组合来实现。

2.指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。

3.只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器内完成。

4.CPU中有多个通用寄存器。

5.采用流水线技术，大部分指令在一个时钟周期内完成。采用超标量和超流水线技术，可使每条指令的平均执行时间小于一个时钟周期。

6.控制器采用组合逻辑控制，不用微程序控制。

7.采用优化的编译程序。

优点：

1．充分利用VLSI芯片的面积（CISC机的控制器大多采用微程序控制，其控制存储器在CPU芯片内所占的面积为50％以上。而RISC机控制器采用组合逻辑控制，其硬布线逻辑只占CPU芯片面积的10％左右。可将空出的面积供其他功能部件用）

2.提高计算机的运算速度

3.便于设计，成本低，可靠性高

4.有效支持高级语言程序（优化编译）