CISC

  CISC,全称Complex Instruction Set Computer,即复杂指令系统计算机。最初,人们采用的优化方法是通过设置一些功能复杂的指令,把一些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指令系统实现,以此来提高计算机的执行速度,这种计算机系统就被称为复杂指令系统计算机。

概述

  复杂指令系统计算机(ComplexInstructionSetComputer)简称(CISC),是一种微处理器指令集架构(ISA),微处理器是台式计算机系统的基本处理部件,每个微处理器的核心是运行指令的电路。指令由完成任务的多个步骤所组成,把数值传送进寄存器或进行相加运算。这些指令被称为微理器的微代码(microcode),不同制造商的微处理器有不同的微代码系统,制造商可按自己的意愿使微代码做得简单或复杂。指令系统越丰富,微处理器编程就越简单,然而,执行速度也相应越慢。

优点

  1.指令格式不固定,指令可长可短,操作数可多可少.

  2.寻址方式复杂多样,操作数可来自寄存器,也可来自存储器.

  3.使用微代码,指令集可以直接在微代码记忆体(比主记忆体的速度快很多)里执行.

  4.允许设计师实现CISC体系机器的向上相容.新的系统可以使用一个包含早期系统的指令超集合.

  5.微程式指令的格式与高阶语言相匹配,因而编译器的设计较简单.

  6.CPI>5,指令越复杂,CPI越大.

缺陷

  1.指令使用频度不均衡."80~20"的理论,80%的计算任务只需要调用20%的指令就能完成; 扩充的复杂指令往往是低频度指令.

  2.大量复杂指令的控制逻辑不规整.不适于VLSI集成,微程序的使用反而制约了速度提高.

  3.CISC指令的格式长短不一,需要不同的时钟周期来完成.执行较慢的指令将影响整台机器的执行效率.不利于采用先进指令级并行技术.

  4.软硬功能分配.复杂指令增加硬件的复杂度,使指令执行周期大大加长,直接访存次数增多,数据重复利用率低

发展

 

  CISC是指复杂指令系统计算机(ComplexInstructionSetComputer)。这里的计算机指令系统指的是计算机的层的机器指令,也就是CPU能够直接识别的指令。随着计算机系统的复杂,要求计算机指令系统的构造能使计算机的整体性能更快更稳定。最初,人们采用的优化方法是通过设置一些功能复杂的指令,把一些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指令系统实现,以此来提高计算机的执行速度,这种计算机系统就被称为复杂指令系统计算机,即ComplexInstructionSetComputer,简称CISC。另一种优化方法是在20世纪80年代才发展起来的,其基本思想是尽量简化计算机指令功能,只保留那些功能简单、能在一个节拍内执行完成的指令,而把较复杂的功能用一段子程序来实现,这种计算机系统就被称为精简指令系统计算机.即ReducedInstructionSetComputer,简称RISC。RISC技术的精华就是通过简化计算机指令功能,使指令的平均执行周期减少,从而提高计算机的工作主频,同时大量使用通用寄存器来提高子程序执行的速度。

  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,并一直沿用。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,还有其他一些现在已经更名的厂商,如TI(德州仪器)、Cyrix以及VIA(威盛)等。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。CISC架构的服务器主要以IA-32架构(IntelArchitecture,英特尔架构)为主,而且多数为中低档服务器所采用。

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