CISC和RISC

CISC和RISC

1、CISC

CISC(Complex Instruction Set Computer,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。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。

2、RISC

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,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。

3、CISC和RISC的主要区别

  1. CISC:指令为可变长格式。

    RISC:指令长度固定。

  2. 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。

  3. CISC:机器是在一条指令执行结束后响应中断。

    RISC:机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断。

  4. CISC:CPU包含有丰富的电路单元,因而功能强、面积大、功耗大。

    RISC:CPU包含有较少的单元电路,因而面积小、功耗低。

  5. CISC:微处理器结构复杂,设计周期长。

    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 RISC 的基本概念 #### 复杂指令集计算机 (CISC) 复杂指令集计算机(CISC),指的是那些拥有大量不同种类功能复杂的指令集合的计算机体系结构[^1]。这种架构允许单条指令完成较为复杂的操作,例如加载、计算以及存储可以在一条指令下完成。 #### 精简指令集计算机 (RISC) 精简指令集计算机(RISC)则采取了一种不同的设计理念——通过减少每条指令所能执行的任务量来提升效率[^2]。具体来说,在这类系统里只保留了一些最常用的基础命令,并且这些基础命令被设计成尽可能简单的形式以便快速处理。 ### 主要区别 - **指令数目**: RISC相比CISC而言有着更少但是更为高效的指令集。较少而简单的指令意味着更快捷有效的解析过程[^3]。 - **寄存器使用情况**: RISC通常配备有更多的内部寄存器用于数据暂存,这有助于降低内存访问频率从而加快运行速度;相比之下,CISC可能依赖外部存储更多一些[^4]. - **指令格式与寻址模式**: 对于RISC来讲,它倾向于保持固定的指令长度并限制可用的地址模式选项; 而对于CISC,则支持多种变化形式及灵活多样的寻址方法. - **硬件实现方式上的差异**: 在实际物理层面上,RISC往往利用硬连线逻辑电路来进行控制流程管理而不是依靠微代码解释程序去驱动各个部件动作。这样的做法不仅提高了响应速率同时也降低了功耗水平. ```python def cisc_vs_risc(): """ A simple function to demonstrate the difference between CISC and RISC. Returns: str: Description of differences between CISC and RISC architectures. """ return ("CISC uses complex instructions that can perform multiple operations at once," "while RISC focuses on simpler instructions with fewer cycles per instruction.") ```
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