精简指令集计算机
精简指令集计算机的由来
精简指令集计算机与复杂指令集计算机的区别
我们经常谈论有关"PC"与"Macintosh"的话题,但是又有多少人知道以Intel公司X86为核心的PC系列正是基于CISC体系结构,而 Apple公司的Macintosh则是基于RISC体系结构,CISC与RISC到底有何区别?
从硬件角度来看CISC处理的是不等长指令集,它必须对不等长指令进行分割,因此在执行单一指令的时候需要进行较多的处理工作。而RISC执行的是等长精简指令集,CPU在执行指令的时候速度较快且性能稳定。因此在并行处理方面RISC明显优于CISC,RISC可同时执行多条指令,它可将一条指令分割成若干个进程或线程,交由多个处理器同时执行。由于RISC执行的是精简指令集,所以它的制造工艺简单且成本低廉。
从软件角度来看,CISC运行的则是我们所熟识的DOS、Windows操作系统。而且它拥有大量的应用程序。因为全世界有65%以上的软件厂商都理为基于CISC体系结构的PC及其兼容机服务的,象赫赫有名的Microsoft就是其中的一家。而RISC在此方面却显得有些势单力薄。虽然在RISC上也可运行DOS、Windows,但是需要一个翻译过程,所以运行速度要慢许多。
目前CISC与RISC正在逐步走向融合,Pentium Pro、Nx586、K5就是一个最明显的例子,它们的内核都是基于RISC体系结构的。他们接受CISC指令后将其分解分类成RISC指令以便在遇一时间内能够执行多条指令。由此可见,下一代的CPU将融合CISC与RISC两种技术,从软件与硬件方面看二者会取长补短。
精简指令集计算机对性能的提升
提升中央处理器性能的方法
增加寄存器的大小
增进内部的平行性
增加高速缓存大小
加入其它功能,如I/O和计时器
加入向量处理器(SIMD),如VISAltiVec、SSE(Streaming SIMD Extensions)
避免附加。使朝向省电化(battery-constrained)或小型化的应用
集成多个核心
硬件多线程技术
RISC设计中常见的特徵:
统一指令编码(例如,所有指令中的op-code永远位於同样的位元位置、等长指令),可快速解译:
泛用的暂存器,所有暂存器可用於所有内容,以及编译器设计的单纯化(不过暂存器中区分了整数和浮点数);
单纯的寻址模式(复杂寻址模式以简单计算指令序列取代);
