精简指令集计算机 百科内容来自于: 百度百科

精简指令集计算机(RISC:Reduced Instruction Set Computing RISC)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。纽约约克镇IBM研究中心的John Cocke证明,计算机中约20%的指令承担了80%的工作,于1974年,他提出RISC的概念。许多当前的微芯片都使用RISC概念。
精简指令集计算机:(RISC:Reduced Instruction Set Computing)一种指令长度较短的计算机,其运行速度比CISC要快。
RISC和CISC是 CPU 从指令集的特点上可以分为两类 :CISC 和 RISC 。 RISC 是英文 Reduced Instruction Set Computing 的缩写 , 就是 " 精简指令运算集 ” , CISC就是 " 复杂指令运算集 " 。
RISC 的指令系统相对简单,它只要求硬件执行很有限且最常用的那部分指令,大部分复杂的操作则使用成熟的编译技术,由简单指令合成。目前在中高档服务器中普遍采用这一指令系统的 CPU ,特别是高档服务器全都采用 RISC指令系统的 CPU 。在中高档服务器中采用 RISC 指令的 CPU 主要有 Compaq (康柏,即新惠普)公司的 Alpha 、 HP 公司的 PA-RISC 、 IBM 公司的 Power PC 、 MIPS 公司的 MIPS 和 SUN 公司的 Sparc 。
CPU 执行运算速度受三个因素的影响 (1) 程序中指令数 I , (2) 每条指令执行所用周期数 CPI , (3) 周期时间 T 。这三者又有:程序执行时间 =I * CPI * T ,因此,从这个等式可看出减小其中任一个都可提高 CPU 的速度,因此 RISC 技术就从这三方面下手,对 I 、 CPI 、 T 进行优化改良,其措施如下:
1 、采用多级指令流水线结构
采用流水线技术可使每一时刻都有多条指令重叠执行,以减小 CPI 的值,使 CPU 不浪费空周期。实例: Pentium Ⅱ /Pro/Celeron 可同时发出执行五条指令, AMD - K6/K6 - 2 可同时发出六条指令。
2 、选取机器中使用频率最高的简单指令及部分复杂指令
这样可减小时钟周期数量,提高 CPU 速度,其实质是减小 CPI 下的值实现。实例:选取运算指令、加载、存储指令和转移指令作主指令集。
3 、采用加载 (Load) 、存储(Store) 结构
只允许 Load 和 Store 指令执行存储器操作,其余指令均对寄存器操作。实例: Amd - K6/K6 - 2 、 P Ⅱ /Celeron/Pro 均支持对寄存器的直接操作和重新命名,并大大增加通用寄存器的数量。
4 、延迟加载指令和转移指令
由于数据从存储器到寄存器存在二者速度差、转移指令要进行入口地址的计算,这使 CPU 执行速度大大受限,因此, RISC 技术为保证流水线高速运行,在它们之间允许加一条不相关的可立即执行的指令,以提高速度。
实例:主要体现于预测执行、非顺序执行和数据传输等方面,除 Intel P54/55C 不支持,像 K6 - 2 、 P Ⅱ均支持。
5 、采用高速缓存 (cache) 结构
为保证指令不间断地传送给 CPU运算器, CPU 设置了一定大小的 Cache 以扩展存储器的带宽,满足 CPU 频繁取指需求,一般有两个独立 Cache ,分别存放“指令+数据”。
实例: P Ⅱ /Celeron:16K + 16K , AMD - K6/K6 - 2 为 32K + 32K , Cyrix M Ⅱ :64K( 实也为 2 个 32K Cache ,此作共享 Cache) , P Ⅱ还加了 L2 Cache,更是大幅提高了 CPU 速度。
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- 来自原声例句
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