CISC架構的特征及優(yōu)缺點

硬件設計者發(fā)明了許多技術和工具來實現(xiàn)所需的體系結(jié)構，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現(xiàn)處理器硬件體系結(jié)構：一個是RISC，另一個是CISC。

一、什么是CISC架構

CISC方法試圖最小化每個程序的指令數(shù)量，從而犧牲每個指令的周期數(shù)量?；贑ISC體系結(jié)構的計算機旨在降低內(nèi)存成本。因為，大型程序需要更多的存儲空間，因此增加了內(nèi)存成本，并且大型內(nèi)存變得更加昂貴。為了解決這些問題，可以通過將操作數(shù)量嵌入單個指令中來減少每個程序的指令數(shù)量，從而使指令更加復雜。

1.MUL將存儲器中的兩個值加載到CISC中的單獨寄存器中。

2.CISC通過實現(xiàn)硬件并執(zhí)行操作來使用盡可能少的指令。

3.指令集體系結(jié)構是允許程序員與硬件之間進行通信的媒介。數(shù)據(jù)執(zhí)行部分，數(shù)據(jù)的復制，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。

4.上面的指令集體系結(jié)構中使用的主要關鍵字如下。

指令集：為執(zhí)行程序而給出的一組指令，它們通過操縱數(shù)據(jù)來指導計算機。指令的形式為-操作碼（操作碼）和操作數(shù)。其中，操作碼是應用于加載和存儲數(shù)據(jù)等的指令。操作數(shù)是其中應用了指令的存儲器寄存器。

尋址模式：尋址模式是訪問數(shù)據(jù)的方式。根據(jù)所應用指令的類型，尋址模式可以有多種類型，例如直接模式（訪問直接數(shù)據(jù)）或間接模式（訪問數(shù)據(jù)的位置）。具有相同ISA的處理器在組織上可能會非常不同。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性能取決于指令計數(shù)、CPI（每條指令的周期）和時鐘周期時間。所有這三個都受指令集體系結(jié)構的影響。

上圖中，突出了指令集體系結(jié)構的重要性。

二、CISC處理器案例

IBM 370/168：于1970年問世。CISC設計是一個32位處理器和四個64位浮點寄存器。

VAX 11/780：CISC設計是32位處理器，它支持Digital Digital Corporation提供的許多尋址模式和機器指令。

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

三、CISC體系結(jié)構的特征

1.指令解碼邏輯將很復雜。

2.需要一條指令來支持多種尋址模式。

3.較少的芯片空間足以用于通用寄存器，以直接在存儲器上操作0的指令。

4.各種CISC設計都為堆棧指針設置了兩個特殊的寄存器，用于處理中斷等。

5.MUL被稱為“復雜指令”，需要程序員來存儲功能。

四、CISC體系結(jié)構的優(yōu)點

1.微編程是易于實現(xiàn)的匯編語言，并且比硬接線控制單元便宜。

2.對新指令進行微編碼的簡便性使設計人員可以使CISC機器向上兼容。

3.隨著每條指令變得更加完善，可以使用更少的指令來執(zhí)行給定任務。

五、CISC體系結(jié)構的缺點

1.由于不同指令占用的時鐘時間不同，因此機器的性能會降低

2.即使在現(xiàn)實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指令將條件代碼設置為每條指令的副作用，此設置需要花費一些時間-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。