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精简指令集的优缺点

精简指令集的结构特点

1、统一使用单周期指令,基本克服了指令周期数不同导致的运行异常的问题。
2.使用高效的流水线操作来提高处理数据和指令的速度。
3.使用没有微代码的硬连线控制。
4、指令格式的标准化和简化,简化了硬件逻辑部件,缩短了解码时间,同时提高了机器执行的效率和可靠性。
5、采用面向寄存器文件的指令,使指令系统更加高效。
6、采用加载命令结构,提高命令执行速度。
7、注重编译优化,力争有效支持高级语言程序。

精简指令集和复杂指令集在指令系统方面的主要区别

1、简化指令集和复杂指令集在指令系统上存在较大差异。
2、精简指令集设计(RISC)的理念是简化指令集。
每条指令功能单一,执行时间相对较短。
这样可以提高指令的执行速度和效率,降低硬件复杂度,降低功耗。
复杂指令集(CISC)设计了更复杂的指令,一条指令可以完成更多的操作,但执行时间相对较长。
这样可以减少程序的长度和存储空间,提高编程效率。
3、指令系统中精简指令集与复杂指令集的区别还体现在编译器和硬件设计上。
由于小指令集中的指令功能单一,编译器优化相对简单,而复杂指令集中的指令功能复杂,编译器需要更复杂的优化算法。
在硬件设计方面,小指令集的处理器通常采用流水线结构,可以同时执行多条指令,而复杂指令集的处理器通常采用微程序控制来实现更复杂的指令功能。

精简指令集的特点是什么?

精简指令集,简称RISC,是一种通过减少指令数量和复杂性来提高CPU性能的中央处理模型。
其核心特点是所有格式指令一致,并采用流水线技术优化执行过程。
从发展来看,随着计算机应用领域的不断扩大,对CPU性能的需求越来越大。
传统CISC架构由于安装复杂、实施效率低等困难,无法满足高密度计算的需求。
RISCCPU架构通过精简指令集、减少指令数量和复杂度来提高执行效率和性能。
RISC架构的优势主要体现在以下几个方面。
首先,精简指令集结合了指令设计,简化了CPU设计和实现,降低了开发成本。
其次,采用流水线技术可以实现指令处理的连续流畅,提高CPU的处理速度。
另外,RISC架构的系统代码密度高,执行效率更好,更容易优化和管理。
根据特点,RISC架构指令更加精简,只包含常用的指令,如算术运算、逻辑运算、数据传输等,避免了多条指令的使用,减少了内部资源的消耗。
过程同时,RISC架构一般采用直接寻址寄存器,减少了存储器数量,提高了指令执行速度。
根据制造特点,RISCCPU架构设计趋于简化内部结构,使用较少的控制单元和寄存器配置,简化控制逻辑,降低硬件复杂度。
这使得RISC架构在功耗控制、成本控制和功效方面具有显着的优势。
展望未来,随着技术的不断发展和应用需求的多样化,RISC架构将不断发展和完善。
未来面向RISC的架构将更加注重能效和可扩展性,以适应云计算、物联网等新兴领域的需求。
同时,随着大数据、人工智能等技术的兴起,RISC架构将逐渐插入到这些领域的计算平台中,为高性能、低功耗计算解决方案的发展提供强有力的贡献。

RISC技术有什么特点

RISC的英文全称是ReducedInstructionSetComputer,中文名称是精简指令集计算机,指令系统相当简单。
它只需要硬件来执行非常有限的部分,最常用的是使用成熟的编译技术,由简单的指令合成。
其技术特点:

1大部分指令在一个周期内完成

2.由于访问存储器指令需要较长的时间,因此指令系统中应尽量减少该指令。
因此,RISC指令中只有LOAD/STORE存储器访问指令是非常必要的

3。
允许大部分指令在一个周期内执行,减少编程技术中的指令解释开销

4减少指令类型和寻址方式

6.解码优化

7.面向寄存器的结构

8.提高流水线效率

9优化堆叠技术

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RISC关键技术

1.延迟传输技术

在RISC处理器中,流水线操作是并行实现的,当有条件传输指令时,流水线可能会被中断。
为了尽可能保证流水线执行的效率,将有效指令插入在传输指令之后,传输指令出现延迟。
这种技术称为延迟传输技术。
通常指令顺序的调整是由编译器自动完成的。
需要注意的是,调整命令顺序并不能改变原程序的数据关系;传输的指令不会破坏机器状态代码。

2.指令取消技术

由于指令延迟技术,遇到条件转移指令时很难调整指令顺序,所以采用了指令取消技术。
所有分支指令和数据转换指令都可以指定是否应取消未决指令。
为了提高执行效率,采用取消规则:如果向后传输(传输目标地址小于当前程序计数器PC值),则传输不成功时取消下一条指令,否则,执行下一条指令被处决;如果向前传输,否则为true,如果传输不成功,则执行下一条命令,否则中止。

3.重叠寄存器窗口技术

由于RISC指令系统比较简单,通常采用子程序来实现。
所以RISC中有很多CALL和RETURNS,它们都需要保存之前的进程指针、数据等。
通过堆栈操作。
为了最小化由于CALL和RETURN操作而导致的存储器访问量,提出了重叠寄存器窗口技术。
基本思想:在处理器中建立一个较大的寄存器堆,并将其划分为多个窗口。
每个进程使用三个窗口和一个公共窗口,其中一个窗口是前一个进程公用的,一个窗口是与下一个进程共享的。
前一个进程共用的窗口可以用来存储前一个进程传递给本进程的参数。

4.指令流水线调整技术

为了保持指令流水线的高效率和连续流动,优化编译器必须对程序的数据流和控制流进行分析。
当发现指令流可能被中断时,必须调整指令的顺序。
一些可以通过重命名变量来消除的数据依赖关系应该尽可能地消除。
例如:ADDR1,R2,R3;(R1)+(R2)->R3ADDR3,R4,R5;(R3)+(R4)->R5MULR6,R7,R3;(R6)*(R7)->R3MULR3,R8,R9;(R3)*(R8)->R9调整指令后ADDR1,R2,R3;MULR6,R7,R0;ADDR3,R4,R5;MULR0,R8,R9调整命令后,速度可以提高一倍。

5.硬件为主,固件为辅。

使用命令系统作为程序的优点:易于执行复杂的命令,易于修改命令系统,增加机器灵活,但速度慢。
因此,RISC通常使用硬件作为主要方法,并使用固件作为辅助来执行指令。

参考来源:百度百科-精简指令集

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