6-3RISC技术

6.3RISC技术2基本概念CISC：ComplexInstructionSetComputer•复杂指令集计算机•计算机的指令系统非常庞大，指令的功能相当复杂RISC：ReducedInstructionSetComputer•精简指令集计算机•计算机的指令系统精简、高度优化3RISC的产生及发展CISC技术出现及发展的主要原因•简化编译器设计•提供对更加复杂深奥的高级语言的支持•提高程序执行效率，因为复杂的指令操作可以用微程序实现CISC技术在应用中存在的问题•随着指令系统的复杂化，使编译器难以生成高效的机器语言程序•随着指令系统的复杂化，使每条指令的执行速度降低RISC的产生•80－20规律一些简单指令，在指令系统中仅占指令总数20%，但在程序中出现的频率却占80%。•通过简化指令使计算机的结构更加简单合理，从而提高处理速度•最早采用RISC思想的计算机系统是IBM8014RISC的主要特征•优先选取使用频率较高的简单指令，避免指令复杂。•指令长度固定，指令格式少，寻址方式种类少。•只有存数/取数指令访问存储器，数据在寄存器和存储器之间传送。其余指令的操作都是在寄存器之间进行。•CPU中通用寄存器数量相当多。运算指令的操作数都在寄存器中存取。•多级的指令流水线，每个机器周期都有一条指令完成（一个机器周期内完成一条指令）。•采用硬布线控制逻辑为主。•一般用高级语言编程，特别重视编译优化工作，以减少程序执行时间5RISC与CISC的比较RISC提高了计算机的运算速度，降低了执行程序所需时间一个程序的执行时间用如下公式计算：P=I·CPI·TCISC与RISC的I、CPI和T的比较：类型指令条数I指令平均周期数CPI周期时间TCISCRISC11.3~1.42~51.1~1.433ns~5ns10ns~2nsRISC便于设计，能充分利用VLSI芯片的面积，降低设计成本，提高可靠性6RISC与CISC的比较RISC简化了指令系统和机器硬件结构并有效的提高了对高级语言的支持类别CISCRISC指令格式CISC指令数多，寻址方式多，指令格式多。指令数一般大于100条，寻址方式一般大于4种，指令格式大于4种采用简单的指令格式和寻址方式，指令长度固定。指令数大都不超过100条，寻址方式在2-3种，指令格式限制在2-3种，指令长度固定执行时间绝大多数指令需要多个时钟周期才能执行完成大部分指令可以在一个周期内完成指令的操作各种指令都可访问存储器尽量都在CPU内的寄存器之间进行，只有LOAD/STORE指令访问存储器编译难以用优化编译生成高效的目标程序优化编译技术。一是对寄存器分配进行优化，以减少对存储器的访问，二是对指令序列进行重新排序和调度，防止或减少流水线中出现的相关性，保证流水线畅通，提高程序的执行速度控制方式采用微程序控制硬布线控制逻辑为主，很少或根本不用微程序控制寄存器设置有专用寄存器使用较多的通用寄存器以减少访存，不设置或少设置专用寄存器