CISC与RISC
RISC和CISC的区别
一、RISCRISC （reduced instruction set computer ，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操作（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，执行操作也会更慢。
1 . RISC体系的指令特征精简指令集：包含了简单、基本的指令，透过这些简单、基本的指令，就可以组合成复杂指令。
同样长度的指令：每条指令的长度都是相同的，可以在一个单独操作里完成。
单机器周期指令：大多数的指令都可以在一个机器周期里完成，并且允许处理器在同一时间内执行一系列的指令。
2 . RISC体系的优缺点优点：在使用相同的晶片技术和相同运行时钟下，RISC系统的运行速度将是CISC的2〜4倍。
由于RISC处理器的指令集是精简的，它的记忆体管理单元、浮点单元等都能设计在同一块晶片上。
RISC处理器比相对应的CISC处理器设计更简单，所需要的时间将变得更短，并可以比CISC处理器应用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。
缺点：多指令的操作使得程式开发者必须小心地选用合适的编译器，而且编写的代码量会变得非常大。
另外就是RISC体系的处理器需要更快记忆体，这通常都集成于处理器内部，就是L1 Cache （一级缓存）。
二、CISCCISC是复杂指令系统计算机（Complex Instruction Set Computer ）的简称，微处理器是台式计算机系统的基本处理部件，每个微处理器的核心是运行指令的电路。
指令由完成任务的多个步骤所组成，把数值传送进寄存器或进行相加运算。
1. CISC体系的指令特征使用微代码。
指令集可以直接在微代码记忆体（比主记忆体的速度快很多）里执行，新设计的处理器，只需增加较少的电晶体就可以执行同样的指令集，也可以很快地编写新的指令集程式。
简述risc和cisc的区别
简述risc和cisc的区别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（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操作（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，执行操作也会更慢。
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。
处理器知识-RISC和CISC架构分析对比
处理器知识: RISC和CISC架构分析对比CISC(复杂指令集计算机)和RISC(精简指令集计算机)是当前CPU的两种架构。
它们的区别在于不同的CPU设计理念和方法。
早期的CPU全部是CISC架构，它的设计目的是 CISC 要用最少的机器语言指令来完成所需的计算任务。
RISC和CISC是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。
x86架构采用CISC，而ARM采用RISC。
ARM成立于1991年，是一家出售IP（技术知识产权）的公司，所谓的技术知识产权，就有点像是卖房屋的结构设计图，至于要怎修改，哪边开窗户，以及要怎加盖其它的花园，就看买了设计图的厂商自己决定。
而ARM的架构是采用RISC架构，如同它的名称一样，Advanced RISC Machines，RISC 架构在当初的PC架构争霸战虽然败给Intel所主导的x86处理器架构，却默默在另外的领域成长壮大；小从硬盘转速控制、电信基地台的计算、汽车喷射引擎的控制、音响系统、相机引擎，大到电动机具的控制等等，都能够看见采用ARM授权架构处理器的身影。
而有了设计图，当然还要有把设计图实现的厂商，而这些就是ARM架构的授权客户群。
包括：高通、华为、联发科、TI、Freescale等。
X86是英特尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称，包括Intel8086、80186、80286、80386以及80486以86结尾系列，英特尔统治整个CPU产业链长达数十年。
但是，Intel以增加处理器本身复杂度作为代价，去换取更高的性能，但集成的指令集数量越来越多，给硬件带来的负荷也就越来越大，无形中增加了功耗和设计难度。
ARM（Advanced RISC Machines）公司是苹果、Acorn、VLSI、Technology等公司的合资企业。
指令集详解
指令集详解一、指令集概述指令集是计算机体系结构中的一部分，它规定了计算机指令的语法和语义，以及指令的操作码和操作数。
指令集是实现操作系统、编译器、汇编器等软件的基础，也是评估计算机性能的重要指标之一。
根据指令集的特点和应用场景，可以分为复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC）两类。
二、指令集架构类型1.复杂指令集（CISC）复杂指令集计算机（CISC）是指令集的一种类型，其特点是采用长指令字、具有丰富的指令集和复杂的寻址方式。
CISC可以处理各种复杂的计算和数据处理任务，但是其结构较为复杂，功耗较大，成本较高。
常见的CISC架构有x86、MIPS等。
2.精简指令集（RISC）精简指令集计算机（RISC）是另一种指令集类型，其特点是采用短指令字、具有较少的指令集和简单的寻址方式。
RISC结构简单，功耗较低，成本较低，适用于高性能计算和低功耗应用。
常见的RISC架构有ARM、MIPS、PowerPC等。
三、指令集指令格式指令集的指令格式是指令集的一个重要组成部分，它规定了指令的长度、操作码、操作数等信息的格式。
根据不同的指令集类型，指令格式也有所不同。
在CISC架构中，指令长度通常较长，操作码和操作数的比例较高，而在RISC架构中，指令长度较短，操作码和操作数的比例较低。
四、指令集优化技术为了提高计算机的性能，可以采用多种指令集优化技术。
常见的指令集优化技术包括：1.流水线技术：通过将指令执行过程划分为多个阶段，使得多个指令同时执行，提高计算机的吞吐量。
2.寄存器重命名技术：通过为每个寄存器分配一个唯一的名称，避免在指令执行过程中出现数据相关的问题。
3.推测执行技术：通过预测程序中的分支语句，提前执行可能的分支路径，减少分支对计算机性能的影响。
4.并行计算技术：通过多线程、多核等技术实现并行计算，提高计算机的处理能力。
5.动态编译技术：通过实时优化代码，提高程序的执行效率。
五、常见指令集简介1.x86指令集x86指令集是一种常见的复杂指令集，广泛应用于PC和服务器领域。
CISC与RISC
CISC起步
• 发展早期，偏好强大好用的指令集，存储器昂贵 速度慢，因此指令采用变长编码，以节约存储空 间，由于一条指令就能完成许多功能，从而减少 了对内存的访问次数，这样也减少了缓慢的存储 器访问对程序性能的影响。
CISC优缺点
• 优点：有效缩短新指令的微代码设计时间，允许设计师实现 CISC体系机器的向上相容。新的系统可以使用一个包含早期系 统的指令超集合。编译器不一定要重写。
• 缺点：指令集以及晶片的设计比上一代产品更复杂，不同的指 令需要不同的时钟周期来完成，执行较慢的指令，将影响整台 机器的执行效率。
RISC起步
• CISC使用频率悬殊
• 二八定律：20%的指令会被反复使用，占整个程序代码 的80% • 需要重新设计指令集和处理器
• 减少使用不多的指令，只保留常用的简单指令
• 寻址方式简化
• 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。
• X86:个人计算机的标准平台，成为了历史上 最成功的指令集架构。目前绝大多数个人计 算机使用的都是兼容X86指令集架构的处理器
• 任何一个程序在计算机上的执行时间可以用下面的公式 来计算： • P＝I· CPI· T
RISC和CISC的区别
RISC和CISC的区别RISC的简介RISC(reduced instruction set computer，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(如下图)起源于80年代的MIPS主机，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操作(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，执行操作也会更慢。
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。
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。
其特点主要有：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；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；三，采用缓存-主存-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，且不因存储器存取信息而放慢处理速度。
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。
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。
CPU从指令集的特点上可以分为两类CISC和RISC我们所熟
RISC和CISCCPU从指令集的特点上可以分为两类：CISC和RISC。
我们所熟悉的Intel 系列CPU就是CISC 的CPU 的典型代表。
那么，RISC 又是什么呢？RISC是英文Reduced Instruction Set Computer的缩写，汉语意思为"精简指令系统计算机"。
相对应的CISC就是"复杂指令系统计算机"的意思。
随着大规模集成电路技术的发展，计算机的硬件成本不断下降，软件成本不断提高，使得指令系统增加了更多更复杂的指令，以提高操作系统的效率。
另外，同一系列的新型机对其指令系统只能扩充而不能减去旧型机的任意一条，以达到程序兼容。
这样一来，指令系统越来越复杂，有的计算机指令甚至达到数百条。
人们就称这种计算机为CISC （Complex Instruction Set Computer）。
如IBM公司的大、中型计算机，Intel公司的8086、80286、80386微处理器等。
日益庞大的指令系统不仅使计算机研制周期变长，而且还有难以调试、难以维护等一些自身无法克服的缺点。
于是，RISC的概念就应运而生，在1983年，一些中、小型公司开始推出RISC产品。
RISC并非只是简单地去减少指令，而是把着眼点放在了如何使计算机的结构更加简单合理地提高运算速度上。
RISC机优先选取使用频最高的简单指令，避免复杂指令；将指令长度固定，指令格式和寻地方式种类减少；以便布线控制逻辑为主，不用或少用微码控制等措施来达到上述目的。
目前，RISC和CISC各有优势，而且界限并不那么明显了。
现代的CPU往往采用CISC的外围，内部加入了RISC的特性。
就连Intel最新的Pentium II等CISC芯片也具有了明显的RISC特征。
另外，超长指令集CPU由于融合了RISC和CISC的优势，成为未来的CPU发展方向之一。
RISC技术相信大家在日常电脑使用或CPU的广告介绍中时常听到见到“RISC”这个词，什么Pentium Ⅱ/Pro 采用先进RISC技术……K6采用RISC86结构，从而……总之大凡稍高档点的中央处理器都称采用RISC技术。
RISC和CISC的比较
RISC和CISC的比较RISC的设计重点在于降低由硬件执行指令的复杂度，因为软件比硬件容易提供更大的灵活性和更高的智能，因此RISC设计对编译器有更高的要求；CISC的设计则更侧重于硬件执行指令的功能，使CISC的指令变得很复杂。
总之RISC对编译器的要求高，CISC强调硬件的复杂性，CPU的实现更复杂。
RISC设计思想准则：1．指令集----RISC处理器减少指令集的种类，通常一个周期一条指令，也就是说指令的周期是固定的，编译器或程序员通过几条指令完成一个复杂的操作；CISC的指令长度通常不固定。
2．流水线----流水线的本质就是CPU并行运行，只是并行运行不像FPGA中的那么直接，它只是把一条指令分成几个更小的执行单元；CISC指令的执行需要调用一个微程序，明显没有RISC的指令吞吐量大。
3．寄存器----RISC的寄存器拥有更多的通用寄存器，寄存器操作较多，例如ARM具有27个寄存器，CISC的寄存器都是用于特定目的的。
4．Load-store结构----处理器只处理寄存器中的数据，这是因为访问存储器很耗时，同时对外部存储器的读写会影响其寿命；CISC能够在存储器中直接运行5．寻址方式简化，不像CISC那样的复杂众多的寻址方式是一种技术的名字。
而ARM体系结构目前被公认为是业界领先的32 位嵌入式RISC 微处理器结构。
所有ARM处理器共享这一体系结构。
因此我们可以从其所属体系比较入手，来进行X86指令集与ARM指令集的比较。
一、复杂指令集电脑CISC(Complex Instruction Set Computer)CISC是一种为了便于编程和提高记忆体访问效率的晶片设计体系。
早期的电脑使用组合语言编程，由于记忆体速度慢且价格昂贵，使得CISC体系得到了用武之地。
在20世纪90年代中期之前，大多数的微处理器都采用CISC体系──包括Intel的80x86和Motorola的68K系列等。
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OP
REG
A
其中OP是操作码，表示I/O指令，REG是寄存 器名，用于指定与外部设备交换数据的寄存器，A 是外部设备中的寄存器地址或设备码。
入 如 出 如 端口地址 AX, n n IN AL, CPU 的寄存器 OUT n, AL AX CPU 的寄存器 IN AL, AX, DX DX 端口地址 OUT DX, AL AX
4
4.程序控制指令
程序控制指令也称转移指令。执行程序时，有
时机器执行到某条指令时，出现了几种不同结果，
这时机器必须执行一条转移指令，根据不同结果进 行转移，从而改变程序原来执行的顺序。这种转移 指令称为条件转移指令。除各种条件转移指令外， 还有无条件转移指令、转子程序指令、返回主程序
指令、中断返回指令等。 转移指令的转移地址一般
？能否用 20% 的简单指令组合不常用的
80% 的指令功能
14
RISC 的主要特征
选用使用频率较高的一些 简单指令
复杂指令的功能由简单指令来组合
指令 长度固定
只有 LOAD / STORE 指令访存 流水技术 一个时钟周期 内完成一条指令
组合逻辑 实现控制器
多个 通用 寄存器 采用 优化 的 编译 程序
17
解：
（1）单字长一地址指令格式： 7 3 6
OP M A 各字段的作用： OP——操作码字段，提供至少108种指令操作码； M——寻址方式码字段，指出6种寻址方式； A——形式地址字段，给出寻址所需的形式地址。
（2）A为6位，该指令直接寻址的最大范围为26=64字；
18
（3）由于存储字长为16位，故一次间址的寻址 范围为216=64K字；若多次间址，需用存储字 的最高位来区别是否继续间接寻址，故多次间 址的寻址范围为215=32K字； （4）六种寻址方式中，立即寻址指令执行时间 最短，因为此时不需寻址； 间接寻址指令执行时间最长，因为寻址操 作需访存一次到多次； 相对寻址便于程序浮动，因为此时操作数 位置可随程序存储区的变动而改变，总是相对 于程序一段距离； 变址寻址最适合处理数组问题，因为此时19 变址值可自动修改而不需要修改程序。
（5）为使指令寻址范围可扩大到4M，需要 有效地址22位，此时可将单字长一地址指令 的格式改为双字长，如下图示： 7 3 6
OP M A
A
16 图中，指令的第一字保持原来格式不变，形式 地址A扩展到第2个字。这样，直接寻址时， EA=A=16+6=22位，正好可访问4M地址空间。由于 A的扩展，变址、基址、相对、立即数等寻址方式也 扩展到22位。 20
15
D ________不是RISC的特点。 A.指令的操作种类比较少 B.指令长度固定且指令格式较少 C.寻址方式比较少 D.访问内存需要的机器周期比较少例题16 Nhomakorabea 思考题：
某机主存容量为4M16位，且存储字长等于指令字长， 若该机指令系统可完成108种操作，操作码位数固定， 且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等六种 寻址方式，试回答： （1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用； （2）该指令直接寻址的最大范围； （3）一次间址和多次间址的寻址范围； （4）上述六种寻址方式的指令哪一种执行时间最短？ 哪一种最长？为什么？哪一种便于程序浮动？哪一种 最适合处理数组问题？ （5）如何修改指令格式，使指令的寻址范围可扩大 到4M？
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RISC和CISC
RISC(Reduced Instruction Set Computing 精简指令集计算机 CISC (Complex Instruction Set Computer) 复杂指令集计算机
是当前CPU的两种架构。它们的区别在于不同 的CPU设计理念和方法。
12
一. CISC
第13讲 指令的分类
1
指令的分类
1.数据传送指令
数据传送指令主要包括取数指令、存数指
令、传送指令、成组传送指令、字节交换指令、
清累加器指令、堆栈操作指令等等。这类指令
主要用来实现主存和寄存器之间，或寄存器和
寄存器之间的数据传送。
2
2.算术运算指令
这类指令包括二进制定点加、减、乘、除
指令，浮点加、减、乘、除指令，求反、求补
8
6.字符串处理指令 字符串处理指令是一种非数值处理指令， 一般包括字符串传送、字符串转换（把一种编 码的字符串转换成另一种编码的字符串）、字 符串替换（把某一字符串用另一字符串替换） 等。这类指令在文字编辑中对大量字符串进行
处理。
9
7.特权指令 特权指令是指具有特殊权限的指令。这类 指令只用于操作系统或其他系统软件，一般不 直接提供给用户使用。 在多用户、多任务的计 算机系统中特权指令必不可少。它主要用于系 统资源的分配和管理。 陷阱（Trap）与陷阱指令
方法：用一条指令代替一串指令
增加新的指令 增强指令功能，设置功能复杂的指令
增加寻址方式
增加数据表示方式
13
二、RISC
只保留功能简单的指令 功能较复杂的指令用软件实现 提高流水线效率 80 — 20 规律 —— RISC技术
典型程序中 80% 的语句仅仅使 用处理机中 20% 的指令 执行频度高的简单指令，因复杂指令 的存在，执行速度无法提高
2400 2500 2501 2560 2561
子程序SUB1
CALL SUB2
CALL SUB2 RETURN
2700
子程序SUB2
RETURN 主存空间分配
... ... ... … ... … ... ...
程序执行流程
7
5.输入输出指令
输入/输出（I/O）类指令用来实现主机与外部设 备之间的信息交换，包括输入/输出数据、主机向 外设发控制命令或外设向主机报告工作状态等。 从广义的角度看，I/O指令可以归入数据传送类。 输入输出指令一般格式如下：
采用直接寻址和相对寻址方式来确定。
5
转移指令
(1) 无条件转移 JMP
(2) 条件转移
结果为零转
结果溢出转
（Z = 1） JZ
（O = 1）JO
如 300 …
完成触发器
结果有进位转（C = 1）JC
跳过一条指令 SKP
305 SKP DZ D = 0 则跳 306 307
6
调用和返回指令
地址 2000 2100 2101 主程序 CALL SUB1
指令，算术移位指令，算术比较指令，十进制
加、减运算指令等。这类指令主要用于定点或
浮点的算术运算，大型机中有向量运算指令，
直接对整个向量或矩阵进行求和、求积运算。
3
3.逻辑运算指令
这类指令包括逻辑加、逻辑乘、按位加、
逻辑移位等指令，主要用于无符号数的位操作、
代码的转换、判断及运算。 移位指令用来对
寄存器的内容实现左移、右移或循环移位。
• 一般不提供给用户直接使用
在出现事故时，由 CPU 自动产生并执行（隐指令） • 设置供用户使用的陷阱指令
意外事故的中断
如 8086
INT TYPE
软中断
10
提供给用户使用的陷阱指令，完成系统调用
8.其他指令 除以上各类指令外，还有状态寄存器置 位、复位指令、测试指令、暂停指令，空操 作指令，以及其他一些系统控制用的特殊指 令。