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      精简指令系统计算机

      精简指令系统计算机（Reduced Instruction Set Computer，RISC）是相对于传统的复杂指令系统计算机（Complex Instruction Set Computer，CISC）而言的。RISC不是简单地把指令系统进行简化，而是通过简化指令的途径使计算机的结构更加简单合理，以减少指令的执行周期数，从而提高运算速度。

      在这个知识点，我们主要要掌握RISC计算机的主要特点，列举如下：

      （1）指令数量少。优先选取使用频率较高的一些简单指令及一些常用指令，避免使用复杂指令。大多数指令都是对寄存器操作，对存储器的操作仅提供了读和写两种方式。

      （2）指令的寻址方式少。通常只支持寄存器寻址方式、立即数寻址方式及相对寻址方式。

      （3）指令长度固定，指令格式种类少。因为RISC指令数量少，格式相对简单，其指令长度固定，指令之间各字段的划分比较一致，译码相对容易。

      （4）只提供了Load/Store指令访问存储器。只提供了从存储器读数（Load）和把数据写入存储器（Store）两条指令，其余所有的操作都在CPU的寄存器间进行。因此，RISC需要大量的寄存器。

      （5）以硬布线逻辑控制为主。为了提高操作的执行速度，通常采用硬布线逻辑（组合逻辑）来构建控制器。而CISC的指令系统很复杂，难以用组合逻辑电路实现控制器，通常采用微程序控制。

      （6）单周期指令执行。因为简化了指令系统，很容易利用流水线技术使得大部分指令都能在一个机器周期内完成。因此，RISC通常采用流水线组织。少数指令可能会需要多个周期执行，如Load/Store指令因为需要访问存储器，其执行时间就会长一些。

      （7）优化的编译器。RISC的精简指令集使编译工作简单化。因为指令长度固定、格式少、寻址方式少，编译时不必在具有相似功能的许多指令中进行选择，也不必为寻址方式的选择而费心，同时易于实现优化，从而可以生成高效率执行的机器代码。

      大多数RISC采用了Cache方案，而且有的RISC甚至使用两个独立的Cache来改善性能。一个称为指令Cache，另一个称为数据Cache。这样取指和读数可以同时进行，互不干扰。

      在理论上来看，CISC和RISC都有各自的优势，不能认为RISC好，CISC就不好。事实上，这两种设计方法很难找到完全的界线，而且在实际的芯片中，这两种设计方法也有相互渗透的地方，下表是两者的简单对比。

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