在计算机技术的许多变革中,复杂指令集计算机(CISC)过渡到精简指令集计算机(RISC)体系结构的转变是很重要的一个方面。正是RISC的出现发展大大推动了嵌入式系统性能的提高和功能的完善。
什么是CISC和RISC ?CISC的英文全称为“Complex InstrucTIon Set Computer”,即“复杂指令系统计算机”,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,并一直沿续到现在。目前,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)、IBM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 *** 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(Intel Architecture,英特尔架构)为主,而且多数为中低档服务器所采用。
RISC的英文全称为“Reduced InstrucTIon Set Computer”,即“精简指令集计算机”,是一种执行较少类型计算机指令的微处理器,起源于80年代的MIPS主机(即RISC机),RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。这样一来,它能够以更快的速度执行 *** 作(每秒执行更多百万条指令,即MIPS)。因为计算机执行每个指令类型都需要额外的晶体管和电路元件,计算机指令集越大就会使微处理器更复杂,执行 *** 作也会更慢。
特点区别各方面如下:
1、指令系统
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。
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。
2、存储器 *** 作
CISC
机器的存储器 *** 作指令多, *** 作直接。
RISC
对存储器 *** 作有限制,使控制简单化。
3、程序
CISC
汇编语言程序编程相对简单,科学计算及复杂 *** 作的程序社设计相对容易,效率较高。
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。
4、中断
CISC
机器是在一条指令执行结束后响应中断。
RISC
机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断。
5、CPU
CISC
CPU包含有丰富的电路单元,因而功能强、面积大、功耗大。
RISC
CPU包含有较少的单元电路,因而面积小、功耗低。
6、设计周期
CISC
微处理器结构复杂,设计周期长。
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。
7、用户使用
CISC
微处理器结构复杂,功能强大,实现特殊功能容易。
RISC
微处理器结构简单,指令规整,性能容易把握,易学易用。
8、应用范围
CISC
机器则更适合于通用机。
RISC
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。
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 *** 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。
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