软件架构设计师笔记(复杂和简单指令集)

在计算机系统结构发展的过程中,指令系统的优化设计有两个截然相反的方向。

分别为:

1、复杂指令集( CISC)

2、简单指令集(RISC)


两种指令集如何区分?

有一个脑筋急转弯 :把大象装入冰箱需要几步?

复杂指令的答案是:1步,

    调用指令:把大象装入冰箱

简单指令的答案是:3步

    第一步:打开冰箱,第二步:装进大象,第三步:关闭冰箱

如果把脑筋急转弯改一下:把长颈鹿装入冰箱需要几步?

复杂指令的答案是:1步,

    调用指令:把长颈鹿装入冰箱

简单指令的答案是:3步

    第一步:打开冰箱,第二步:装进长颈鹿,第三步:关闭冰箱

随着以上情况地增加,可以发现

CISC 指令系统的主要特点如下:

(1)指令数量众多。指令系统拥有大量的指令,通常有 100~250 条

(2)指令使用频率相差悬殊。最常使用的是一些比较简单的指令,仅占指令总数的 20%,

但在程序中出现的频率却占 80%。而大部分复杂指令却很少使用。

(3)支持很多种寻址方式。支持的寻址方式通常为 5~20 种。

(4)变长的指令。指令长度不是固定的,变长的指令增加指令译码电路的复杂性。

(5)指令可以对主存单元中的数据直接进行处理。典型的 CISC 通常都有指令能够直

接对主存单元中的数据进行处理,其执行速度较慢。

(6)以微程序控制为主。CISC 的指令系统很复杂,难以用硬布线逻辑(组合逻辑)电路实现控制器,通常采用微程序控制。

2. RISC 指令系统的特点

(1)指令数量少。优先选取使用频率最高的一些简单指令和一些常用指令,

避免使用复杂指令。只提供了 LOAD(从存储器中读数)和 STORE(把数据写入存储器)两条指令对存储器操作,其余所有的操作都在 CPU 的寄存器之间进行。

(2)指令的寻址方式少。通常只支持寄存器寻址方式、立即数寻址方式和相对寻址方式。

(3)指令长度固定,指令格式种类少。因为 RISC 指令数量少、格式少、相对简单,其指令长度固定,指令之间各字段的划分比较一致,译码相对容易。

(4)以硬布线逻辑控制为主。为了提高操作的执行速度,通常采用硬布线逻辑(组合逻辑)来构建控制器。

(5)单周期指令执行,采用流水线技术。因为简化了指令系统,很容易利用流水线技术,使得大部分指令都能在一个机器周期内完成。少数指令可能会需要多周期,

例如,LOAD/STORE 指令因为需要访问存储器,其执行时间就会长一些。

(6)优化的编译器:RISC 的精简指令集使编译工作简单化。

因为指令长度固定、格式少、寻址方式少,编译时不必在具有相似功能的许多指令中进行选择,也不必为寻址方式的选择而费心,同时易于实现优化,从而可以生成高效率执行的机器代码。

(7)CPU 中的通用寄存器数量多,一般在 32 个以上,有的可达上千个。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 213,752评论 6 493
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,100评论 3 387
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 159,244评论 0 349
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,099评论 1 286
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,210评论 6 385
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,307评论 1 292
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,346评论 3 412
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,133评论 0 269
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,546评论 1 306
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,849评论 2 328
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,019评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,702评论 4 337
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,331评论 3 319
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,030评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,260评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,871评论 2 365
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,898评论 2 351

推荐阅读更多精彩内容