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早期的CPU |
概述编辑本段回目录
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“486” |
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正反两面 |
发展编辑本段回目录
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“奔腾系列” |
从计算机诞生以来,人们一直沿用CISC指令集方式。早期的桌面软件是按CISC设计的,并一直沿用。桌面计算机流行的x86体系结构即使用CISC。微处理器(CPU)厂商一直在走CISC的发展道路,包括Intel、AMD,还有其他一些现在已经更名的厂商,如TI(德州仪器)、Cyrix以及VIA(威盛)等。在CISC微处理器中,程序的各条指令是按顺序串行执行的,每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单,但计算机各部分的利用率不高,执行速度慢。CISC架构的服务器主要以IA-32架构(IntelArchitecture,英特尔架构)为主,而且多数为中低档服务器所采用。
缺点编辑本段回目录
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多核心“CPU” |
首先.在这种计算机中.各种指令的使用率相差悬殊:一个典型程序的运算过程所使用的80%指令.只占一个处理器指令系统的20%.事实上最频繁使用的指令是取、存和加这些最简单的指令.这样-来,长期致力于复杂指令系统的设计,实际上是在设计一种难得在实践中用得上的指令系统的处理器.
同时.复杂的指令系统必然带来结构的复杂性.这不但增加了设计的时间与成本还容易造成设计失误.此外.尽管VLSI技术现在已达到很高的水平,但也很难把CISC的全部硬件做在一个芯片上,这也妨碍单片计算机的发展.在CISC中,许多复杂指令需要极复杂的操作,这类指令多数是某种高级语言的直接翻版,因而通用性差.由于采用二级的微码执行方式,它也降低那些被频繁调用的简单指令系统的运行速度.
因而.针对CISC的这些弊病.帕特逊等人提出了精简指令的设想即指令系统应当只包含那些使用频率很高的少量指令.并提供一些必要的指令以支持操作系统和高级语言.按照这个原则发展而成的计算机被称为精简指令集计算机(ReducedInstructionSetComputer-RISC)结构.简称RISC.
区别编辑本段回目录
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INTEL |
(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社设计相对容易,效率较高。
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98年 Cyrix 生产的“CPU” |
(5)CPU:RISCCPU包含有较少的单元电路,因而面积小、功耗低;而CISCCPU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。
其他相关编辑本段回目录
CISC的主要特点: 指令系统庞大,指令功能复杂,指令格式、寻址方式多;绝大多数指令需多个机器周期完成;各种指令都可访问存储器;采用微程序控制;有专用寄存器,少量;难以用优化编译技术生成高效的目标代码程序;
AMD
CISC存在的问题 :指令系统庞大,指令功能复杂,指令格式、寻址方式多;执行速度慢;难以优化编译,编译程序复杂; 80%的指令在20%的运行时间使用;无法并行;无法兼容;
导致CISC指令系统复杂的主要原因 :减少语义差距减少存储空间,提高速度为了向上兼容 带来的后果电路复杂,编译效率低无法并行;无法兼容 典型的CISC产品 项目 VAX11/780 1978年 Intel80386 1985年 MC68020 1984年 指令条数 304 111 101 寻址方式 24 11 16 指令格式 变长(2-57byte) 变长(1-17byte) 16
从CISC到RISC CISC指令系统存在的问题:20%与80%规律 CISC中,大约20%的指令占据了80%的处理机时间。其余80%指令:使用频度只占20%的处理机运行时间 VLSI技术的发展引起的问题 VLSI工艺要求规整性,RISC正好适应了VLSI工艺的要求主存与控存的速度相当,简单指令没有必要用微程序实现,复杂指令用微程序实现与用简单指令组成的子程序实现没有多大区别;由于VLSI的集成度迅速提高,使得生产单芯片处理机成为可能。 软硬件的功能分配问题复杂的指令使指令的执行周期大大加长一般CISC处理机的指令平均执行周期都在4以上,有些在10以上 CISC增强了指令系统功能,简化了软件,但硬件复杂了,设计周期加长。