体系结构

计算机执行程序所需的时间P,可用P=I*CPI*T来估计,其中I是程序经编译后的机器指令数,CPI是执行每条指令所需的平均机器周期数,T为每个机器周期的时间。


CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机)的基本思想是:进一步增强原有指令的功能,用更为复杂的新指令取代原先由软件子程序完成的功能,实现软件功能的硬件化,导致机器的指令系统越来越庞大而复杂。CISC计算机一般所含的指令数目至少300条以上,有的甚至超过500条。


RISC(Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机)的基本思想是:通过减少指令总数和简化指令功能,降低硬件设计的复杂度,使指令能单周期执行,并通过优化编译提高指令的执行速度,采用硬布线控制逻辑优化编译程序。在20世纪70年代末开始兴起,导致机器的指令系统进一步精炼而简单。

RISC设计思想就是通过增加I、减少CPI和T,从而提高计算机的运算速度。

RISC简化了CPU的控制器,同时提高了处理速度,具有如下特点:
   ·  指令种类少,一般只有十几到几十条简单的指令。
   ·  指令长度固定,指令格式少,这可使指令译码更加简单。
   ·  寻址方式少,适合于组合逻辑控制器,便于提高速度。
   ·  设置最少的访内指令。访问内存比较花时间,尽量少用。
   ·  在CPU内部设置大量的寄存器,使大多数操作在速度很快的CPU内部进行。
   ·  非常适合流水线操作,由于指令简单,并行执行就更易实现。

在设计RISC时,需要遵循如下一些基本的原则。

   ①指令条数少,一般为几十条指令。

   ②寻址方式尽可能少。

   ③采用等长指令,不管功能复杂的指令还是简单的指令,均用同一长度;

   ④设计尽可能多的通用寄存器。

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