緊急！ RISC機器是如何工作的???

錯！ 在哪本書（計算機組成和系統架構）的科學技術章節中，你找了，這些東西還是基於教科書的！！

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（1）在確定命令系統時，只選擇經常使用的指令和少數有效的支援作業系統，高階。

語言和其他功能說明; （2）減少定址方法的種類，一般不超過兩種; （3）讓所有指令在一台機器上一周。

在此期間完成; （4）擴大通用暫存器數量，一般不少於32個，儘量減少記憶體訪問次數; （5）大多數指令都很難。

聯合實施，少數是用微程式實現的; （6）優化編譯器，簡單有效地支援高階語言實現。

基本技術：（1）根據RISC的一般原則設計，即在確定指令系統時，選擇最常用的基本指令，並附加幾對操作。

該系統支援最有用的指令並簡化指令。 編碼是規則的，定址方法的型別減少到數量。 （2）邏輯實現。

與硬連線和微程式相結合。 也就是說，大多數簡單的指令都是用硬連線的方式實現的，複雜的指令是用微程式實現的。 (3)

具有重疊的暫存器視窗。 也就是說，為了減少記憶體訪問，減少定址方法和指令格式，簡單有效地支援高階語言。

在RISC機器中，有大量的暫存器，使得每個程序的暫存器視窗部分重疊。 （4）使用自來水和延伸。

延遲傳輸實現指令可以使該指令的執行與下乙個指令的預取時間重疊。 此外，轉移指令將與前乙個指令一起執行。

表面上的指令反轉位置，使得成功傳輸總是發生在緊接著的指令執行之後，這樣預取指令就不會失效，儲存。

乙個機器週期。 （5）優化設計，編譯面板系統。 也就是說，嘗試優化暫存器分配並減少記憶體訪問次數。 這不僅僅是利用例行公事。

優化編譯的手段，還可以調整指令執行的順序，以儘量減少機器週期等。

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。 它們以不同的 CPU 設計理念和方法而著稱。

早期的 CPU 都是 CISC 架構，旨在以最少的機器語言指令完成所需的計算任務。 例如，對於乘法，在 CISC CPU 上，您可能需要乙個類似 mul addra 的命令，addrb 可以將 addra 乘以 addrb 中的數字並將結果儲存在 addra 中。

從 Addra、AddRB 讀取資料到暫存器、乘法並將結果寫回記憶體的操作都依賴於 CPU 中設計的邏輯。 這種架構增加了CPU結構的複雜性和對CPU程序的要求，但對編譯器的開發非常有利。 例如，在上面的例子中，C程式中的a*=b可以直接編譯成乙個乘法指令。

今天，只有英特爾及其相容的 CPU 仍在使用 CISC 架構。

RISC 架構需要軟體來指定各個操作步驟。 如果要在RISC架構上實現上述示例，則必須通過軟體實現將addra中的資料讀取，addrb中的資料寫入暫存器，乘法並將結果寫回儲存器的操作，例如：mov a，addra; mov b, addrb; mul a, b; str addra, a。

這種架構可以降低 CPU 複雜性，並允許在相同的工藝水平上生產更強大的 CPU，但對編譯器設計有更高的要求。

在 20 世紀 70 年代後期，人們已經感覺到日益複雜的指令集不僅難以實現，而且有可能降低系統的效率和效能。 自1979年以來，加州大學伯克利分校Parreson領導的乙個研究小組對指令集結構的合理性進行了深入研究，他們的研究結果表明，由於指令功能複雜，規律性差，CISC不利於利用流水線技術提高效能。 RISC 指令集補償了 CISC 指令集的這一方面。

RISC 必須使用流水線技術來提高效能。

RISC指令長度固定，時鐘週期相對固定，指令數量大。

CISC指令長度可變，時鐘週期波動較大，如加法、多元等，指令數相對較少。

RISC指令長度固定，時鐘週期相對固定，指令數量大。

為了提高速度，將原來的CISC指令轉換為RISC指令後再執行，因此一些CISC機器也可能使用彙編技術。

RISC機器（精簡指令集計算機）由於指令字長度固定（操作碼OP、定址標誌）非常清晰，而且它們的CPU往往是硬連線和組合邏輯設計，適合於在每個週期內根據不同的目的對指令進行分段，因此非常適合機器指令流（CPU中的每個功能元件都執行自己的職責並併行執行）。

CISC機器（複雜指令集計算機）一般是以微程式的形式實現的，在早期，它的一條機器指令一般是用乙個微程式（幾個微指令的序列運算）來解釋的，然後由於RISC技術的興起，為了加速CISC並與之競爭，一些CISC機器利用RISC的優勢，逐步對其進行優化，在微程式中執行幾條微指令。平行流模式。

因此，一些CISC機器也可能使用流水線技術（微指令級），而RISC必須採用（機器指令級）。

CISC複雜指令集，RISC簡單指令集。

為了做出一些區別，CISC 指令的長度不相等，而 RISC 指令的長度相等。

CISC 比 RISC 更依賴硬體來完成單個指令，邏輯電路比 RISC 更複雜，因此它消耗更多的功率，而 RISC 相對更依賴於編譯器優化。

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1.精簡指令集計算機，與CISC（複雜指令集計算機）相比，由於減少了約80%的複雜指令，流水線短，發行更強，效率更高。

2、目前大量手機使用的ARM晶元是典型的RISC處理器。 同時，一些大型商用伺服器也在使用RISC處理器，比如IBM的Power 7。

CISC：1、CISC是台式計算機系統的基本處理元件，每個微處理器的核心是執行指令的電路。 指令由完成任務的多個步驟組成，方法是將值傳遞到暫存器中或新增值。

2、CISC是執行一整套計算機指令的微處理器，起源於80年代的MIPS主機（即RISC機），RISC機中使用的微處理器統稱為RISC處理器。

RISC 是 Reduced Instruction Set 的縮寫，傳統的 CISC（Complex Instruction Set）包含大量的指令，在使用中逐漸暴露出許多問題。 例如：

指令系統過於複雜，指令長度不確定，定址方式多樣，指令數量多。

大多數指令需要多個時鐘週期。

可以訪問各種說明。

存在專用暫存器。

在編譯階段很難優化編譯。

最重要的是，在實踐中實際使用頻率的指令很少，而且大多數指令很少使用。

也正是為了解決這些問題，RISC被提出來，嘗試用少量的指令來保證指令集的完整性，然後結合這些指令來實現原有的複雜指令。

指令系統簡單，指令格式一致，長度均勻，定址方式小，指令總數少。

專注於流水線技術，大部分指令只需乙個機器週期即可完成。

只有少數指令需要從記憶體中訪問，並且嘗試盡可能多地在暫存器中計算它們。

有大量的通用暫存器。

易於優化編譯。

它可以簡化硬體設計，降低生產成本等。

目前，RISC和CISC正在逐步合併。 CISC需要精簡以提高效率，RISC需要吸收CISC的精華來彌補自身的不足。

RISC，精簡指令計算機; CISC，複雜指令計算機。

CISC 是目前家用機器的主要處理器型別。 以 Intel 和 AMD 為主的 x86 和 x64 系統是典型的 CISC 系統。 這種型別的處理器內部有豐富的指令，指令字不等，功能豐富。

序列執行是乙個優勢特性，具有低併發、低效率、高功耗，但成本低、價效比高，適合一般家庭使用。 在大多數中小企業的非關鍵業務中，也可以使用基於x86的CISC處理器，例如Intel的Xeon和AMD的Opteron，它們是面向商用的CISC處理器。

IBM研究人員通過統計方法發現，在傳統的CISC處理器中，20%的指令承擔了80%的工作，剩下的80%的指令基本沒有使用，或者很少使用，這不僅浪費了CPU的核心區域，增加了功耗，還降低了效率。 這就是RISC的用武之地。 RISC 中的指令數量比 CISC 少，CISC 中的一些複雜指令需要 RISC 用多條簡單指令來實現。

但指令字長度相等，效率高、功耗低、併發高。 而且內部暫存器豐富，更強調暫存器的合理呼叫。 不過，高效能的RISC處理器價效比高，價效比高，不同公司的RISC晶元幾乎是通用的，生態環境比X86的CISC更封閉，通用性根本無法與X86相提並論，這是RISC最大的劣勢。

高效能 RISC 處理器，如 IBM 的 Power 7 系列，用於大型機，並部署在大型企業的核心業務中。 低功耗RISC處理器經常成為工業控制和移動終端等嵌入式產品的首選處理器。 而手機內部使用的處理器 Arm 無疑是當今最成功的 RISC 處理器！

所有基於x86架構的CPU都是CISC，如Intel的Pentium系列、AMD的Athlon、威盛的CPU包括IBM Power、Intel Itanium等。