CISC架構(gòu)的特征及優(yōu)缺點(diǎn)

硬件設(shè)計(jì)者發(fā)明了許多技術(shù)和工具來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的體系結(jié)構(gòu)，以滿足他們的使用需求。就處理器硬件而言，有兩種類型的概念可以實(shí)現(xiàn)處理器硬件體系結(jié)構(gòu)：一個(gè)是RISC，另一個(gè)是CISC。

一、什么是CISC架構(gòu)

CISC方法試圖最小化每個(gè)程序的指令數(shù)量，從而犧牲每個(gè)指令的周期數(shù)量?；贑ISC體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)旨在降低內(nèi)存成本。因?yàn)?，大型程序需要更多的存?chǔ)空間，因此增加了內(nèi)存成本，并且大型內(nèi)存變得更加昂貴。為了解決這些問(wèn)題，可以通過(guò)將操作數(shù)量嵌入單個(gè)指令中來(lái)減少每個(gè)程序的指令數(shù)量，從而使指令更加復(fù)雜。

1.MUL將存儲(chǔ)器中的兩個(gè)值加載到CISC中的單獨(dú)寄存器中。

2.CISC通過(guò)實(shí)現(xiàn)硬件并執(zhí)行操作來(lái)使用盡可能少的指令。

3.指令集體系結(jié)構(gòu)是允許程序員與硬件之間進(jìn)行通信的媒介。數(shù)據(jù)執(zhí)行部分，數(shù)據(jù)的復(fù)制，刪除或編輯是微處理器中使用的用戶命令，并且使用該微處理器操作指令集體系結(jié)構(gòu)。

4.上面的指令集體系結(jié)構(gòu)中使用的主要關(guān)鍵字如下。

指令集：為執(zhí)行程序而給出的一組指令，它們通過(guò)操縱數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)計(jì)算機(jī)。指令的形式為-操作碼（操作碼）和操作數(shù)。其中，操作碼是應(yīng)用于加載和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等的指令。操作數(shù)是其中應(yīng)用了指令的存儲(chǔ)器寄存器。

尋址模式：尋址模式是訪問(wèn)數(shù)據(jù)的方式。根據(jù)所應(yīng)用指令的類型，尋址模式可以有多種類型，例如直接模式（訪問(wèn)直接數(shù)據(jù)）或間接模式（訪問(wèn)數(shù)據(jù)的位置）。具有相同ISA的處理器在組織上可能會(huì)非常不同。具有相同ISA和幾乎相同組織的處理器仍然不完全相同。

CPU性能由基本定律給出

因此，CPU性能取決于指令計(jì)數(shù)、CPI（每條指令的周期）和時(shí)鐘周期時(shí)間。所有這三個(gè)都受指令集體系結(jié)構(gòu)的影響。

上圖中，突出了指令集體系結(jié)構(gòu)的重要性。

二、CISC處理器案例

IBM 370/168：于1970年問(wèn)世。CISC設(shè)計(jì)是一個(gè)32位處理器和四個(gè)64位浮點(diǎn)寄存器。

VAX 11/780：CISC設(shè)計(jì)是32位處理器，它支持Digital Digital Corporation提供的許多尋址模式和機(jī)器指令。

英特爾80486：于1989年發(fā)布，它是CISC處理器，其指令長(zhǎng)度從1到11不等，將有235條指令。

三、CISC體系結(jié)構(gòu)的特征

1.指令解碼邏輯將很復(fù)雜。

2.需要一條指令來(lái)支持多種尋址模式。

3.較少的芯片空間足以用于通用寄存器，以直接在存儲(chǔ)器上操作0的指令。

4.各種CISC設(shè)計(jì)都為堆棧指針設(shè)置了兩個(gè)特殊的寄存器，用于處理中斷等。

5.MUL被稱為“復(fù)雜指令”，需要程序員來(lái)存儲(chǔ)功能。

四、CISC體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

1.微編程是易于實(shí)現(xiàn)的匯編語(yǔ)言，并且比硬接線控制單元便宜。

2.對(duì)新指令進(jìn)行微編碼的簡(jiǎn)便性使設(shè)計(jì)人員可以使CISC機(jī)器向上兼容。

3.隨著每條指令變得更加完善，可以使用更少的指令來(lái)執(zhí)行給定任務(wù)。

五、CISC體系結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)

1.由于不同指令占用的時(shí)鐘時(shí)間不同，因此機(jī)器的性能會(huì)降低

2.即使在現(xiàn)實(shí)中有各種專門的指令甚至很少使用，在典型的編程事件中也僅使用現(xiàn)有指令的20％。

3.ISC指令將條件代碼設(shè)置為每條指令的副作用，此設(shè)置需要花費(fèi)一些時(shí)間-并且隨著后續(xù)指令更改條件代碼位-因此，編譯器必須在發(fā)生這種情況之前檢查條件代碼位。