复杂指令集CISC和精简指令集RISC

复杂指令集CISC（Complex Instruction Set Computing）和精简指令集RISC(Reduced Instruction Set Computing)是两种广泛应用的微处理器指令集架构。相较CISC，RISC旨在精简的是单一指令所完成的工作量，而不是指令数量。

CISC

设计原理

编译器技术落后，复杂硬件结构以便程序的编写

在早期的计算机业界，编译器技术并不发达，程序多半以机器语言或汇编语言完成的。为了便于编写程序，电脑架构师设计出越来越复杂的指令，可以直接对应高级编程语言的高级功能，每个指令可执行若干低阶操作，诸如从内存读取、储存、计算操作，全部集于单一指令之中。当时的看法是硬件比编译器更容易设计，所以结构的复杂性在硬件这端。

内存容量小且慢

当时内存中的每一字节都很宝贵，例如只有几千个字节来存储某个完整系统。它使产业界倾向于高度编码的指令、长度不等的指令、多操作数的指令，以及把数据的搬移与计算合并在一起的指令。在当时看来，相对于使指令更容易解码，指令的编码打包问题尤为重要。

特点

• 指令多而复杂，编译器很容易将高级语言编译成相应的汇编语言
• 单一指令完成的操作多，汇编的代码小，进而内存占用少
• 指令周期不等，不易实现流水线技术（pipeline)
• 更多的晶体管用来实现复杂指令，占用寄存器的实现空间

RISC

设计原理

编译器使用增多，汇编语言减少

编译器通常情况下将高级语言都编译成精简的一系列指令，单一复杂指令很少使用。

微处理器比内存运行的更快

处理器运行的越来越快，为了解决内存瓶颈，支持更高频率的操作，就需要更多的寄存器（以及后来的缓存）。为此，必须降低微处理器原本的复杂度，以节省出空间给新增的寄存器和缓存。

特点

• 指令简单，格式固定，编译效率高
• 指令周期相等，易实现流水线技术
• 精简的指令，节省出更多空间去实现寄存器，易于提高频率
• 复杂指令被分解成多个简单指令，汇编代码大，占用内存大，从内存读入指令多，读取占用时间多

References

1. 精简指令集 2. RISC vs. CISC

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