RISC 这个词本身属于伯克利加利福尼亚大学的一个教师 David Patterson。RISC 这个概念还被用在 Sun 公司的 SPARC 微处理器中,并促成了现在所谓的 MIPS 技术的建立,它 是 Silicon Graphics 的一部分。许多当前的微芯片现在都使用 RISC 概念。 RISC 概念已经引领了微处理器设计的一个更深层次的思索。设计中必须考虑到:指令应该如何较好的映射 到微处理器的时钟速度上(理想情况下,一条指令应在一个时钟周期内执行完) ;体系结构需要多“简单” ;以及在不 诉诸于软件的帮助下,微芯片本身能做多少工作等等。 特点:除了性能的改进,RISC 的一些优点以及相关的设计改进还有: @如果一个新的微处理器其目标之一是不那么复杂,那么其开发与测试将会更快。 @使用微处理器指令的操作系统及应用程序的程序员将会发现, 使用更小的指令集使得代码开发变得更加容 易。 @RISC 的简单使得在选择如何使用微处理器上的空间时拥有更多的自由。 @比起从前,高级语言编译器能产生更有效的代码,因为编译器使用 RISC 机器上的更小的指令集。 除了 RISC,任何全指令集计算机都使用的是复杂指令集计算(CISC) 。 RISC 典型范例如:MIPS R3000、HP—PA8000 系列,Motorola M88000 等均属于 RISC 微处理器。 RISC 主要特点: RISC 微处理器不仅精简了指令系统,采用超标量和超流水线结构;它们的指令数目只有几十条,却大大增 强了并行处理能力。如:1987 年 Sun Microsystem 公司推出的 SPARC 芯片就是一种超标量结构的 RISC 处理器。而 SGI 公司推出的 MIPS 处理器则采 用超流水线结构,这些 RISC 处理器在构建并行精简指令系统多处理机中起着核心的作用。 RISC 处理器是当今 UNIX 领域 64 位多处理机的主流芯片 性能特点一:由于指令集简化后,流水线以及常用指令均可用硬件执行; 性能特点二:采用大量的寄存器,使大部分指令操作都在寄存器之间进行,提高了处理速度; 性能特点三:采用缓存—主机—外存三级存储结构,使取数与存数指令分开执行,使处理器可以完成尽可能 多的工作,且不因从存储器存取信息而放慢处理速度。 应用特点;由于 RISC 处理器指令简单、采用硬布线控制逻辑、处理能力强、速度快,世界上绝大部分 UNIX 工作站和服务器厂商均采用 RISC 芯片作 CPU 用。如原 DEC 的 Alpha21364、IBM 的 Power PC G4、HP 的 PA—8900、SGI 的 R12000A 和 SUN Microsystem 公司的 Ultra SPARC ║。 运行特点: RISC 芯片的工作频率一般在 400MHZ 数量级。时钟频率低,功率消耗少,温升也少,机器不易 发生故障和老化,提高了系统的可靠性。单一指令周期容纳多部并行操作。在 RISC 微处理器发展过程中。曾产生了 超长指令字(VLIW)微处理器,它使用非常长的指令组合,把许多条指令连在一起,以能并行执行。VLIW 处理器 的基本模型是标量代码的执行模型,使每个机器周期内有多个操作。有些 RISC 处理器中也采用少数 VLIW 指令来提 高处理速度。Pentium 4 微处理器体系结构完全采用 RISC 体系结构。 区别:RISC 和 CISC 是目前设计制造微处理器的两种典型技术,虽然它们都是试图在体系结构、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,因此,在很多 方面差异很大,它们主要有: (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。 (5) CPU:RISC 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。种类:目前常见使 用 RISC 的处理器包括 DEC Alpha、ARC、ARM、MIPS、PowerPC、SPARC 和 SuperH 等。 CISC 定义:复杂指令集计算机(Complex Instruction Set Computer,CISC) 早期的计算机部件比较昂贵,主频低,运算速度慢。