RISC結(jié)構(gòu)及優(yōu)缺點(diǎn)

中央處理單元架構(gòu)具有從“指令集架構(gòu)”到其設(shè)計(jì)工作的能力。CPU的架構(gòu)設(shè)計(jì)是RISC（精簡(jiǎn)指令集計(jì)算）和CISC（復(fù)雜指令集計(jì)算）。CISC能夠在一個(gè)指令集中執(zhí)行尋址模式或多步操作。這是CPU的設(shè)計(jì)，其中一條指令執(zhí)行許多底層操作。例如，內(nèi)存存儲(chǔ)、算術(shù)運(yùn)算和從內(nèi)存加載。

RISC是一種CPU設(shè)計(jì)策略，其基于這樣的解釋：簡(jiǎn)化指令集與微處理器架構(gòu)結(jié)合后可提供更高的性能，該微處理器架構(gòu)能夠通過每條指令使用一些微處理器周期來執(zhí)行指令。

本文中，單片機(jī)開發(fā)工程師主要介紹了RISC結(jié)構(gòu)，及其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

一、什么是RISC架構(gòu)？

RISC（精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)）由于其能效高而用于便攜式設(shè)備。例如，Apple iPod和Nintendo

DS。RISC是一種使用高度優(yōu)化的指令集的微處理器架構(gòu)。RISC則相反，以每個(gè)程序的指令數(shù)為代價(jià)減少了每個(gè)指令的周期。流水線化是RISC的獨(dú)特功能之一。它通過以流水線方式重疊執(zhí)行多個(gè)指令來執(zhí)行。與CISC相比，它具有高性能優(yōu)勢(shì)。

RISC處理器采用簡(jiǎn)單的指令，并在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行。

二、RISC架構(gòu)的特點(diǎn)

1.RISC架構(gòu)中使用了簡(jiǎn)單指令。

2.RISC幫助并支持一些簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型并綜合復(fù)雜數(shù)據(jù)類型。

3.RISC利用簡(jiǎn)單的尋址模式和固定長(zhǎng)度的指令進(jìn)行流水線處理。

4.RISC允許任何寄存器在任何上下文中使用。

5.單周期執(zhí)行時(shí)間。

6.通過分開“LOAD”和“STORE”指令，可以減少計(jì)算機(jī)可以執(zhí)行的工作量。

7.RISC包含大量寄存器，以防止與內(nèi)存進(jìn)行各種交互。

8.在RISC中，流水線操作很容易，因?yàn)樗兄噶畹膱?zhí)行將在統(tǒng)一的時(shí)間間隔（即單擊一次）中完成。

9.在RISC中，需要更多RAM來存儲(chǔ)程序集級(jí)指令。

10.精簡(jiǎn)指令減少了RISC中的晶體管數(shù)量。

11.RISC使用哈佛內(nèi)存模型意味著它是哈佛架構(gòu)。

12.編譯器用于執(zhí)行轉(zhuǎn)換操作，將高級(jí)語言語句轉(zhuǎn)換成其形式的代碼。

三、RISC架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)

1.RISC（精簡(jiǎn)指令集計(jì)算）架構(gòu)具有一組指令，因此高級(jí)語言編譯器可以生成更有效的代碼。

2.由于其簡(jiǎn)單性，它允許自由使用微處理器上的空間。

3.許多RISC處理器使用寄存器來傳遞參數(shù)和保存局部變量。

4.RISC函數(shù)僅使用幾個(gè)參數(shù)，而RISC處理器無法使用調(diào)用指令，因此，使用易于流水線化的固定長(zhǎng)度指令。

5.操作速度可以最大化，執(zhí)行時(shí)間可以最小化。

6.所需的指令格式數(shù)量很少，所需的指令數(shù)量和尋址方式也很少。

四、RISC架構(gòu)的缺點(diǎn)

1.通常，RISC處理器的性能取決于程序員或編譯器，因?yàn)樵趯ISC代碼更改為RISC代碼時(shí)，編譯器的知識(shí)起著至關(guān)重要的作用。

2.在將CISC代碼重新排列為RISC代碼（稱為代碼擴(kuò)展）時(shí)，將會(huì)增加大小。并且，此代碼擴(kuò)展的質(zhì)量將再次取決于編譯器以及機(jī)器的指令集。

3.RISC處理器的一級(jí)緩存也是RISC的缺點(diǎn)，其中這些處理器在芯片本身上具有大容量的內(nèi)存緩存。為了提供指令，它們需要非?？焖俚拇鎯?chǔ)系統(tǒng)。