计算机指令集架构之CISC和RISC

**CISC（Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）和RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机）**是两种不同的计算机指令集架构。以下是它们的主要区别和各自的特点：

一、主要区别

1. 指令系统：
   CISC具有复杂庞大的指令系统，指令数目一般多达200~300条。指令长度不固定，指令格式种类多，寻址方式种类也多。
   RISC则选取使用频率较高的简单指令以及一些实用但不复杂的指令，复杂指令的功能由这些高频简单指令的组合来实现。指令长度固定，指令格式种类和寻址方式种类都较少。
2. 存储器访问：
   在CISC中，可以访存的指令不受限制，这意味着可以执行各种存储器访问操作。
   而在RISC中，只有取数/存数指令才能访问存储器，其余指令的操作都在寄存器内完成，这有助于简化控制逻辑并提高执行效率。
3. 执行时间：
   CISC中各种指令的执行时间差异很大，大多数指令需要多个时钟周期才能完成。
   RISC则尽量使每条指令都在一个时钟周期内完成，这有助于提高处理器的吞吐率和能效比。
4. 控制方式：
   CISC的控制器大多数采用微程序控制，这使得硬件实现相对复杂，需要更多的电路来支持复杂的指令集。
   RISC的控制器则采用组合逻辑控制，不用微程序控制，这使得硬件实现相对简单，每条指令直接由硬件执行。
5. 寄存器数量：
   CISC中寄存器数量较少，大量使用内存操作，寄存器与内存之间的操作较为频繁。
   RISC中则有多个通用寄存器（比CISC的多），尽量减少内存访问，大部分操作在寄存器之间完成，这有助于减少内存操作带来的延迟。

二、各自特点

以下是将CISC（复杂指令集计算机）和RISC（精简指令集计算机）的主要特点：

特点	CISC（复杂指令集计算机）	RISC（精简指令集计算机）
指令集	数量多，复杂多样	数量少，精简实用
指令格式	长度不固定，格式多样	长度固定，格式统一
寻址方式	寻址方式多样满足复杂需求	寻址方式简单，减少控制逻辑
执行效率	执行时间差异大，依赖编辑器优化	执行效率高，大多数指令一个时钟周期完成
流水线技术	可能受限，复杂指令影响流水线效率	高效流水线，提高执行执行速度
硬件实现	实现复杂，需要更多电路支持	实现简单，减少控制逻辑复杂性
控制方式	微程序控制	组合逻辑控制
寄存器数量	相对较少，大量使用内存操作	较多通用寄存器，减少内存访问
内存访问	放存指令不受限制	只有取数/存数指令访问存储器
应用场景	传统桌面计算机、服务器	嵌入式系统、移动设备、高性能计算

三、记忆方式

1.关联记忆
将CISC与“复杂”关联起来，记住它指令多、格式多样、寻址方式多的特点；将RISC与“精简”关联起来，记住它指令少、格式统一、寻址方式少的特点。
2. 对比记忆
通过对比CISC和RISC在指令集、执行效率、硬件实现和应用场景等方面的差异来加深记忆。
3. 实践记忆
在实际编程或系统设计中应用CISC和RISC的概念，通过实践来加深理解和记忆。