03.RISC精简指令系统与总线

1. 03.RISC精简指令系统与总线

1、CISC  RISC  复杂 与精简指令系统。
   精简指令系统有以下特点：
   （1）指令数据少：只有load和store需要对存储器进行操作，其余均在寄存器中操作；
   （2）寻址方式少：寄存器寻址、立即数寻址和相对寻址方式；
   （3）指令各类少，指令格式少；
   （4）以硬布线逻辑（组合方式）为主；
   （5）单指令周期执行，采用流水线方式；
   （6）优化的编译器；
   （7）CPU通用寄存器数量较多，一般32个以上；
   一般RISC采用Cache技术，提高取指令速度。有两个cache，一个是指令cache，一个是数据cache。
  
 2、总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路。
   共享是指总线上可以挂接多个部件，各个部件之间相互交换的信息都可以通过这组公共线路传送；
   分时是指同一时刻只允许有一个部件向总线发送信息，如果出现两个或两个以上部件同时向总线发送信息，势必导致信号冲突。当然，在同一时刻，允许多个部件同时从总线上接收相同的信息。
   按总线功能来划分，又可分为地址总线、数据总线、控制总线三类，
   （1）地址总线用来传送地址信息；
   （2）数据总线用来传送数据信息；
   （3）控制总线用来传送各种控制信号。

2. 复杂指令集的竞争对手RISC

RISC是简化指令集计算机的简略缩写，其风格是强调计算机结构的简单性和高效性。RISC设计是从足够的不可缺少的指令集开始的。它的速度比那些具有传统复杂指令组计算机结构的机器快得多，而且RISC机由于其较简洁的设计，较易使用，故具有更短的研制开发周期。RISC结构一般具有如下的一些特点：①单周期的执行: 它统一用单周期指令。从根本上克服了CISC指令周期数有长有短，造成运行中偶发性不确定，致使运行失常的问题。②采用高效的流水线操作：使指令在流水线中并行地操作，从而提高处理数据和指令的速度。③无微代码的硬连线控制:微代码的使用会增加复杂性和每条指令的执行周期。④指令格式的规格化和简单化：为与流水线结构相适应且提高流水线的效率，指令的格式必须趋于简单和固定的规式。比如指令采用16位或32位的固定的长度，并且指令中的操作码字段、操作数字段都尽可能具有统一的格式。此外，尽量减少寻址方式，从而使硬件逻辑部件简化且缩短译码时间，同时也提高了机器执行效率和可靠性。⑤采用面向寄存器堆的指令：RISC结构采用大量的寄存器—— 寄存器操作指令，使指令系统更为精简。控制部件更为简化，指令执行速度大大提高。由于VLSI技术的迅速发展，使得在一个芯片上做大量的寄存器成为可能。这也促成了RISC结构的实现。⑥采用装入/存储指令结构：在CISC结构中。大量设置存储器—— 存储器操作指令，频繁地访问内存，将会使执行速度降低。RISC结构的指令系统中，只有装入/存储指令可以访问内存，而其它指令均在寄存器之间对数据进行处理。用装入指令从内存中将数据取出，送到寄存器；在寄存器之间对数据进行快速处理，并将它暂存在那里，以便再有需要时。不必再次访问内存。在适当的时候，使用一条存储指令再将这个数据送回内存。采用这种方法可以提高指令执行的速度。