1. RISC处理器

RISC代表精简指令集计算机处理器,一种具有简单集合和高度自定义指令集的微处理器体系结构。 它通过优化和限制指令数量来最大程度地减少指令执行时间。 这意味着每个指令周期仅需要一个时钟周期,并且每个周期包含三个参数:获取,解码和执行。 RISC处理器还可以通过将它们组合成更简单的指令来执行各种复杂的指令。 RISC芯片需要多个晶体管,从而使其设计更便宜,并减少了指令的执行时间。

常见的RISC处理器包括SUN的SPARC,PowerPC,Microchip PIC处理器和RISC-V。

1.1. RISC处理器的优点

  • 由于指令集简单且数量有限,RISC处理器的性能更好。
  • 它需要几个晶体管,使其设计更便宜。
  • 由于其简单性,RISC允许指令使用微处理器上的自由空间。
  • RISC处理器比CISC处理器更简单,因为它设计简单,快速,并且可以在一个时钟周期内完成工作。

1.2. RISC处理器的缺点

  • RISC处理器的性能可能会根据执行的代码而有所不同,因为后续指令在一个周期内的执行可能取决于前一条指令。
  • 程序员和编译器经常使用复杂的指令。
  • RISC处理器需要非常快速的内存来保存各种指令,这些指令需要大量的高速缓存以在短时间内响应指令。

1.3. RISC架构

由于系统的可靠性,例如Apple iPod,手机/智能手机,Nintendo DS等都是基于RISC架构。

RISC架构

1.4. RISC处理器的功能

RISC处理器的一些重要功能包括:

  • 一个周期的执行时间:为了在计算机上执行每条指令,RISC处理器需要一个CPI(每个周期的时钟)。 并且每个CPI都包括在计算机指令中应用的获取,解码和执行方法。
  • 管道技术:RISC处理器中使用管道技术来执行指令的多个部分或阶段,以更高效地执行。
  • 大量的寄存器:RISC处理器针对多个寄存器进行了优化,可用于存储指令并快速响应计算机并最大程度地减少与计算机内存的交互。
  • 它支持简单的寻址模式和固定长度的指令以执行管道。
  • 它使用LOAD和STORE指令访问存储器位置。
  • 简单而受限制的指令减少了RISC中进程的执行时间。

2. CISC处理器

CISC代表由Intel开发的复杂指令集计算机。 它具有大量复杂的指令,从简单到非常复杂,在汇编语言级别上非常特殊,这需要很长时间才能执行指令。 因此,CISC方法减少了每个程序上的指令数量,而忽略了每个指令的周期数量。 它强调直接在硬件中构建复杂的指令,因为硬件总是比软件快。 但是,与RISC芯片相比,CISC芯片相对较慢,但使用的指令却少于RISC。CISC处理器的示例包括VAX,AMD,Intel x86和System/360。

2.1. CISC处理器的特征

以下是RISC处理器的主要特征:

  • 代码的长度很短,因此需要很少的RAM。
  • CISC或复杂指令执行代码所需的时间可能比单个时钟周期长。
  • 编写应用程序所需的指令较少。
  • 它使汇编语言的编程变得更加容易。
  • 支持复杂的数据结构和易于编译的高级语言。
  • 它由更少的寄存器和更多的寻址节点组成,通常为5至20。
  • 指令可以大于单个单词。
  • 它强调在硬件上构建指令,因为它的创建速度比软件要快。

2.2. CISC处理器架构

CISC体系结构通过在每个程序指令上嵌入多个操作来帮助减少程序代码,这使CISC处理器更加复杂。 基于CISC体系结构的计算机旨在降低内存成本,因为大型程序或指令需要较大的内存空间来存储数据,从而增加了内存需求,并且内存的大量收集增加了内存成本,这使其成本更高。

CISC处理器架构

2.3. CISC处理器的优点

CISC处理器的优点如下 -

  • 在CISC处理器中,编译器只需花费很少的精力即可将高级程序或语句语言转换为汇编语言或机器语言。
  • 代码长度很短,从而最大程度地减少了内存需求。
  • 要将指令存储在每个CISC上,它需要很少的RAM。
  • 一条指令的执行需要几个低级任务。
  • CISC创建了一个过程来管理电源使用情况,从而调整时钟速度和电压。
  • 它使用更少的指令集来执行与RISC相同的指令。

2.4. CISC处理器的缺点

CISC处理器的缺点如下所示 -

  • 在每个程序的每个指令周期内,CISC芯片比RSIC芯片要慢。
  • 由于时钟速度变慢,机器的性能下降。
  • 在CISC处理器中执行管道会使使用变得复杂。
  • 与RISC设计相比,CISC芯片需要更多的晶体管。
  • 在CISC中,它仅在编程事件中使用现有指令的20%。

3. RISC和CISC处理器的区别对照表

RISC CISC
它是精简指令集计算机。 它是一台复杂的指令集计算机。
它强调软件来优化指令集。 它强调硬件来优化指令集。
它是RISC处理器中编程的硬连线单元。 CISC处理器中的微编程单元。
它需要多个寄存器集来存储指令。 它需要一个寄存器组来存储指令。
RISC具有简单的指令解码功能。 CISC具有指令的复杂解码。
在RISC中,管道的使用很简单。 在CISC中很难使用管道。
它使用数量有限的指令,需要较少的时间来执行指令。 它使用大量指令,需要更多时间来执行指令。
它使用LOAD和STORE作为寄存器中的独立指令来注册程序的交互。 它在程序的内存到内存交互中使用LOAD和STORE指令。
RISC在存储寄存器上具有更多的晶体管。 CISC具有存储复杂指令的晶体管。
RISC的执行时间非常短。 CISC的执行时间更长。
RISC体系结构可与电信,图像处理,视频处理等高端应用程序一起使用。 CISC体系结构可与诸如家庭自动化,安全系统等低端应用程序一起使用。
它具有固定格式的指令。 它具有可变格式的指令。
为RISC体系结构编写的程序需要占用更多的内存空间。 为CISC体系结构编写的程序倾向于占用更少的内存空间。
RISC的示例:ARM,PA-RISC,电源体系结构,Alpha,AVR,ARC和SPARC。 CISC的示例:VAX,Motorola 68000系列,System/360,AMD和Intel x86 CPU。
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