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...
4 3 指令系統CISC和RISC(20)
指令系統中兩種設計方向 1,cisc complex instruction set computer 複雜指令 設計思路 一條指令完成乙個複雜的功能 代表 x86 台式電腦 筆記本 80 20規律 典型程式中,只有80 的語句需要20 的指令 2,risc 流水線 同一時刻不同指令占用不同的資源 ...
CISC和RISC的區別
risc 精簡指令集計算機 和cisc 複雜指令集計算機 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計算任務。比如對於乘法運算,在cisc架構的cpu上,您可能需要這樣一條指令 mul addra...