RISC

概述

　　由于软件技术的发展，传统的CISC结构必然随着越来越多的宏代码和功能更强的操作发展，以便为高级语言和操作系统提供更多的支持。其结果是指令数量增加，要求一条指令中完成的操作更多，从而计算机结构变得越来越复杂。但是，在对系统内核和优化编译程序生成目标代码的分析中发现，由于微码很少提供支持各种高级语言和系统环境所需的程序，因此复杂指令很少用到。而最简单的指令却达到了很高的使用频度。由此而产生了RISC的概念。

简介

　　精简指令集，是计算机中央处理器的一种设计模式，也被称为RISC(Reduced Instruction Set Computer的缩写)。这种设计思路对指令数目和寻址方式都做了精简，使其实现更容易，指令并行执行程度更好，编译器的效率更高。常用的精简指令集微处理器包括DECAlpha、ARC、ARM、AVR、MIPS、PA-RISC、PowerArchitecture(包括PowerPC)和SPARC等。

对比CISC

　　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，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。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。

　　（2）存储器操作：RISC对存储器操作有限制，使控制简单化；而CISC机器的存储器操作指令多，操作直接。

　　（3）程序：RISC汇编语言程序一般需要较大的内存空间，实现特殊功能时程序复杂，不易设计；而CISC汇编语言程序编程相对简单，科学计算及复杂操作的程序设计相对容易，效率较高。

　　（4）中断：RISC机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断，但是相比CISC指令执行的时间短，所以中断响应及时；而CISC机器是在一条指令执行结束后响应中断。

　　（5）CPU：RISC CPU包含有较少的单元电路，因而面积小、功耗低；而CISCCPU包含有丰富的电路单元，因而功能强、面积大、功耗大。

　　（6）设计周期：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微处理器结构复杂，设计周期长。

　　（7）用户使用：RISC微处理器结构简单，指令规整，性能容易把握，易学易用；CISC微处理器结构复杂，功能强大，实现特殊功能容易。

　　（8）应用范围：由于RISC指令系统的确定与特定的应用领域有关，故RISC机器更适合于专用机；而CISC机器则更适合于通用机。

特点

　　究竟应怎样来认识RISC呢？应该说，时至而今的RISC不是一个具体的系统，也不是一种具体的技术，它是一种结构设计的规范。

　　所谓RISC计算机，应具有这样一个指令系统，它既能由流水线处理器高效地执行，又能为优化编译程序生成优化的代码。

　　这种开放式的定义综合了RISC设计的基本要求和原理，在这个定义下的RISC机器通常具有以下特点：

　　●指令集中各条指令的周期数一致。以便指令流水线的管理简单，高效。

　　●指令编码简单一致。

　　●大部分指令能在一个周期内完成。

　　●只由Load和Store指令访问存储器。

　　●寻址方式简单。

　　●延迟的装入指令。

　　●延迟的分支指令。

　　●三地址指令格式。

　　●寄存器数量多。

　　●具有对称指令集。

　　应该注意的是，这些特点都没有排除执行复杂功能的指令。例如在很多RISC中都提供了浮点运算指令。但只有在用硬件实现比用一组简单指令更快时，RISC才考虑包括这种复杂功能指令。所谓“精简”并不是要求把指令集缩减到某最低限，而应以满足性能要求为前提。