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  • 指令系统的发展有两种截然不同的方向, 一种是增强原有指令的功能,设置更为复杂的新指令实现软件功能的硬化;...这种基于复杂指令系统设计的计算机称为复杂指令系统计算机,简称CISC(Complex Instructi

    指令系统的发展有两种截然不同的方向,

    一种是增强原有指令的功能,设置更为复杂的新指令实现软件功能的硬化;

    另一种是减少指令种类和简化指令功能,提高指令的执行速度.前者称为复杂指令系统,后者称为精简指令系统.

    长期以来,计算机性能的提高往往是通过增加硬件的复杂性获得的,随着VLSI技术的迅速发展,硬件成本不断下降,软件成本不断上升,促使人们在指令系统中增加更多的指令和更复杂的指令,以适应不同应用领域的需要.这种基于复杂指令系统设计的计算机称为复杂指令系统计算机,简称CISC(Complex Instruction SetComputer).CISC的指令系统多达几百条指令,例如,Intel 80x86(IA-32)就是典型的CISC,其中Pentium 4的指令条数已达到500多条(包括扩展的指令集).

    如此庞大的指令系统使得计算机的研制周期变得很长,同时也增加了设计失误的可能性,而且由于复杂指令需进行复杂的操作,有时还可能降低系统的执行速度.通过对传统的CISC指令系统进行测试表明,各种指令的使用频度相差很悬殊.最常使用的是一些比较简单的指令,这类指令仅占指令总数的20%,但在各种程序中出现的频度却占80%,其余大多数指令是功能复杂的指令,这类指令占指令总数的80%,但其使用频度仅占20%.因此,人们把这种情况称为“20%-80%律”.从这一事实出发,人们开始了对指系统合理性的研究,于是基于精简指令系统的精简指令系统计算机RISC(Reduced Instruction Set Computer)随之诞生

    RISC的中心思想是要求指令系统简化,尽量使用寄存器-寄存器操作指令,除去访存指令(Load和Store)外其他指令的操作均在单周期内完成,指令格式力求一致,寻址方式尽可能减少,并提高编译的效率,最终达到加快机器处理速度的目的.

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  • 经常看到计算机课程上介绍PowerPC是采用精简指令集的CPU,酷睿CPU是复杂指令集。那么到底精简指令集和...CISC是指复杂指令系统计算机(Complex Instruction Set Computer);RISC是指精减指令系统计算机(Reduced Ins...

    经常看到计算机课程上介绍PowerPC是采用精简指令集的CPU,酷睿CPU是复杂指令集。那么到底精简指令集和复杂指令集有什么区别呢?

    以下内容摘自百度百科:

    在计算机指令系统的优化发展过程中,出现过两个截然不同的优化方向:CISC技术和RISC技术。CISC是指复杂指令系统计算机(Complex Instruction Set Computer);RISC是指精减指令系统计算机(Reduced Instruction Set Computer)。这里的计算机指令系统指的是计算机的最低层的机器指令,也就是CPU能够直接识别的指令。随着计算机系统的复杂,要求计算机指令系统的构造能使计算机的整体性能更快更稳定。最初,人们采用的优化方法是通过设置一些功能复杂的指令,把一些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指令系统实现,以此来提高计算机的执行速度,这种计算机系统就被称为复杂指令系统计算机,即Complex Instruction Set Computer,简称CISC。另一种优化方法是在20世纪80年代才发展起来的,其基本思想是尽量简化计算机指令功能,只保留那些功能简单、能在一个节拍内执行完成的指令,而把较复杂的功能用一段子程序来实现,这种计算机系统就被称为精简指令系统计算机.即Reduced Instruction Set Computer,简称RISC。RISC技术的精华就是通过简化计算机指令功能,使指令的平均执行周期减少,从而提高计算机的工作主频,同时大量使用通用寄存器来提高子程序执行的速度。

    通过上述内容大家基本可以知道,复杂指令集就是将更多功能步骤集成在了CPU中。例如烹饪西红柿鸡蛋的步骤包括:购买西红柿和鸡蛋,清洗食材,打鸡蛋,炒鸡蛋,放西红柿继续炒,放糖,放盐,炒熟之后盛盘上桌。这样已连续的步骤被集成在CPU内部。外部程序需要烹饪西红柿鸡蛋的时候只需要向CPU下达指令说:“烹饪西红柿鸡蛋”就可以了。复杂指令集就是将琐碎的步骤实现集成到了CPU内部,例如INTEL的SSE3等。

    精简指令集就是在CPU中只有容器,调料等基本指令。需要人们在软件中写上如何协调这些指令的步骤,例如你需要向CPU下达指令说:买西红柿,清晰食材,打鸡蛋,炒鸡蛋,放西红柿继续炒,放糖,放盐,炒熟之后盛盘上桌。

    由此可见当两个人比赛做饭的时候,复杂指令集的参赛者只需要不停的说“做饭做饭”就可以了。而精简指令集的参赛者需要不停的重复做饭的整个过程和步骤。如果精简指令集的参赛者嘴巴够快才能赶上复杂指令集的参赛者,但是这个“嘴巴”其实取决于内存和CPU之间的带宽是否足够。当然精简指令集也同样存在优越性,复杂指令集要通过不断增加指令的复杂程度和指令的数量来提高性能所以才会越做越大越做越耗电,而精简指令集相比较无疑体积更小更加省电。

    上面只是举了一个较为偏激的例子而已,你可以认为是针对于嵌入式精简指令集和普通酷睿(X86)架构的一个比较,这个是不对等和不公平的。IBM PowerPC可是堪比至强性能的呢,这是怎么回事呢?IBM在70年代末期提出复杂指令集存在很多缺点:1,随着应用需求,复杂指令集不可能无止境的增加指令。2,实际程序运行过程中80%的指令,只占一个处理器指令系统的20%,被频繁使用的指令只是一些取、存和加这些最简单的指令。3,CPU厂商不同,复杂指令集也不同,程序的可移植性会非常差,即便可以运行效率也会相差较大(所以我常说服务器要用INTEL处理器,因为更多的程序以调用INTEL指令集为依据)。针对复杂指令集的弊端才提出了精简指令集。

    IBM PowerPC无疑拥有更强劲的处理性能与更大的内存带宽,但是其精简指令集的CPU决定了只能在某个特定应用领域才能完胜至强。因为PowerPC本身硬件设计和软件设计更具备针对性。例如并发控制、数据存取。

    总结:精简指令集也好,复杂指令集也罢都是CPU运行功能和实现应用的方法而已。在特定领域和行业选择不同指令集CPU才是王道。手机和火星登陆车里边永远无法放进去X86,个人家用电脑日趋强劲的多应用多功能化也永远不要奢望使用IBM PowerPC。

    有人说精简指令集架构平台下对于程序员的要求会更高呢?其实未必。在写程序时精简指令集和复杂指令集开发代码上并没有特别大的差异,真正转换成特定CPU指令架构底层语言是依靠编译器实现的。也就是你的代码技能在精简指令集用,也能在复杂指令集用,主要取决于你的编译器编译出的汇编语言适用于何种架构。

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  • CISC复杂指令计算机( Complex Instruction Set Computer ) 指令 数量多、适用频率差别大、可变长 寻址方式 支持多种寻址方式 实现方式 微程序控制技术(微码) 其他 研制周期长 RISC精简指令集计算机( Reduced ...

    CISC与RISC

    此部分知识在软考中出现的频率极高,且经常记不全特点,故此专门写一篇博客进行总结

    CISC复杂指令集计算机( Complex Instruction Set Computer )

    指令

    数量多、适用频率差别大、可变长

    寻址方式

    支持多种寻址方式

    实现方式

    微程序控制技术(微码)

    其他

    研制周期长

    RISC精简指令集计算机( Reduced Instruction Set Computing )

    指令

    数量少、适用频率相近定长格式、大部分为单周期指令、操作寄存器、只有Load/Store操作内存

    寻址方式

    支持方式少

    实现方式

    增加了通用寄存器硬布线逻辑控制为主、适合采用流水线;需要类库多

    其他:

    优化编译、有效支持高级语言

    总结

    底层复杂顶层精简

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  • RISC(精简指令集计算机)和CISC(复杂指令计算机)是目前设计制造微处理器的两种典型技术,虽然它们都试图在体系结构、操作运行、软件硬件、编译时间和运行时间等诸多因素中做出某种平衡,以求达到高效的目的,但...

    RISC(精简指令集计算机)和CISC(复杂指令集计算机)是目前设计制造微处理器的两种典型技术,虽然它们都试图在体系结构、操作运行、软件硬件、编译时间和运行时间等诸多因素中做出某种平衡,以求达到高效的目的,但采用的方法不同,主要区别有:

    ①指令系统:RISC设计者把主要精力放在那些经常使用的指令上,尽量使它们具有简单高效的特色。对不常用的功能,常通过组合指令来完成。因此,在RISC机器上实现特殊功能时,效率可能较低。但可以利用流水技术和超标量技术加以改进和弥补。
    而CISC计算机的指令系统比较丰富,有专用指令来完成特定的功能。因此,处理特殊任务效率较高。

    ②存储器操作:RISC对存储器操作有限制,使控制简单化;而CISC机器的存储器操作指令多,操作直接。

    ③程序:RISC汇编语言程序一般需要较大的内存空间,实现特殊功能时程序复杂, 不易设计;而CISC汇编语言程序编程相对简单,科学计算及复杂操作的程序设计相对容易,效率较高。

    ④中断:RISC机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断;而CISC机器是在一条指令执行结束后响应中断。

    ⑤CPU: RISC的CPU包含有较少的单元电路,因而面积小、功耗低;而CISC CPU包含有丰富的电路单元,因而功能强、面积大、功耗大。

    ⑥设计周期:RISC微处理器结构简单,布局紧凑,设计周期短,且易于采用最新技术;CISC微处理器结构复杂,设计周期长

    ⑦用户使用:RISC微处理器结构简单,指令规整,性能容易把握,易学易用;CISC微处理器结构复杂,功能强大,实现特殊功能容易。

    ⑧应用范围:由于RISC指令系统的确定与特定的应用领域有关,故RISC机器更适合于专用机;而CISC机器则更适合于通用机。
     

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  • 计算机指令系统课件

    2018-11-01 23:38:47
    讲解计算机指令系统,对精简指令集以及复杂指令集有详细说明
  • 复杂指令计算机(CISC):即Complex Instruction Set Computer 将能想到的所有有用的操作都放到CPU硬件中,不必担心有多大、多耗电或使CPU变慢,那么最终得到的就是一个CISC机器。早期的VAX机器,据说包含超过2000...
  • 计算机指令系统

    千次阅读 多人点赞 2020-05-27 12:01:48
    计算机指令系统性的发展,指令系统的性能要求,指令格式,操作数类型,指令和数据的寻址方式。
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  • 计算机组成原理 指令系统(二)

    千次阅读 2018-08-15 11:26:54
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  • 所谓指令集,就是CPU中用来计算和控制计算机系统的一套指令的集合,而每一种新型的CPU在设计时就规定了一系列与其他硬件电路相配合的指令系统。而指令集的先进与否,也关系到CPU的性能发挥,它也是CPU性能体现的一个...
  • 一个是增强指令的功能,设置一些功能复杂的指令,把一些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指令系统来实现,这种计算机系统称为复杂指令系统计算机(Complex Instruction Set Computer,CISC)。   另一个是...
  • 计算机指令系统类型

    2021-02-21 05:45:07
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  • 文章目录一:复杂指令系统计算机(CISC)二:精简指令系统计算机(RISC)三:CISC和RISC比较 指令系统的设计如今朝着两个截然不同的方向发展:一是增强原有指令的功能,设置为更复杂的新指令实现软件功能的硬化,这...
  • 复杂指令系统计算机,简称CISC 精简指令系统计算机,简称RISC(2 8定律的原因) 一个完善的指令系统应该满足的四个要求: 完备性:是指用汇编语言编写的各种程序时,指令系统直接提供的指令足够使用,而不必用软件...
  • 文章目录指令格式指令的寻址方式指令寻址数据寻址复杂指令系统计算机 CISC精简指令系统计算机 RISC一点问题指令与指令系统?操作系统采用不同寻址方式的目的/好处/坏处?对于一个指令系统来说,寻址方式多和少有什么...
  • 1、指令系统概述   计算机的程序时由一系列的机器指令组成的。   指令就是要计算机执行某种操作的命令。从计算机组成层次上看,计算机的指令有微指令、机器指令和宏指令之分。微指令就是微程序...
  • 指令系统 2.1 概述 机器指令是计算机设计者...复杂指令计算机CISC 的主要特点是: (1) 指令系统复杂:指令多/寻址方式多/指令格式多 (2) 指令周期长:绝大多数指令需要多个时钟周期才能完成 (3) 各种指令都能访...
  • 计算机组成原理》— 指令系统

    万次阅读 多人点赞 2017-05-29 10:54:45
    基本知识点:指令系统和指令的基本概念,指令格式,指令操作码扩展技术,各种寻址方式及其特点,RISC 和 CISC 指令系统的特点。 重 点:指令格式,指令操作码扩展技术,各种寻址方式及其特点。 难 点:指令格式,...
  • 指令系统4.1 指令系统的基本概念4.1.1 指令的基本格式1) 四地址指令2) 三地址指令3) 二地址指令4) 一地址指令5) 零地址指令4.1.2 定长操作码指令格式4.1.3 扩展操作码指令格式4.1.4 多字长指令格式4.1.5 指令格式的...
  • 计算机组成原理 指令系统

    千次阅读 2020-01-22 20:01:47
    全部机器指令的集合叫机器的指令系统 指令由 操作码 和 地址码 组成,指令字长 与操作码长度、操作数地址长度、操作数地址个数有关。 操作码:指明该指令要完成的操作、对什么类型的数据进行操作(有的指令...
  • 1.指令系统 指令是处理器进行操作的最小单元,如加减乘除操作、读写存储器操作等。而指令集则是一组指令的集合。 有了指令集架构,就可以使用不同的处理器硬件实现方案(微架构)来设计不同性能的处理器,此时软件...
  • 计算机组成原理(3)-指令系统

    千次阅读 2018-08-22 11:09:50
    指令系统:一台计算机中所有机器指令的集合。 一般情况下,指令叫机器指令。但是如果你要细分哪种指令...复杂指令系统计算机(CISC):大多数计算机的指令系统多达几百条 精简指令系统计算机(RISC):庞大的指令系...
  • 本人之前没有系统学习过,计算机组成原理,现在只能自己学习~~ 首先是概念: ... CIS(复杂指令系统,Complex Instruction Set),具有复杂指令系统的计算机称为复杂指令系统计算机(CISC)。  CISC中...

空空如也

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