嵌入式微處理器有哪兩種架構(gòu)?區(qū)別是什么?

嵌入式微處理器是一種專門(mén)用于嵌入式系統(tǒng)中的微處理器。它具有高度集成、低功耗、低成本和高性能等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品、通信設(shè)備、汽車電子、工控設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域。嵌入式微處理器有兩種常見(jiàn)的架構(gòu)，分別是精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（Reduced Instruction Set Computer，簡(jiǎn)稱RISC）架構(gòu)和復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（Complex Instruction Set Computer，簡(jiǎn)稱CISC）架構(gòu)。

1. 精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（RISC）架構(gòu)

RISC架構(gòu)的設(shè)計(jì)思想是在指令集中只包含那些最常用和最簡(jiǎn)單的指令，將復(fù)雜的功能通過(guò)多個(gè)簡(jiǎn)單指令的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。RISC架構(gòu)的特點(diǎn)如下：

（1）指令集簡(jiǎn)潔：RISC架構(gòu)的指令集非常精簡(jiǎn)，每個(gè)指令只執(zhí)行一個(gè)簡(jiǎn)單的操作，指令的格式固定。

（2）指令執(zhí)行速度快：由于每個(gè)指令執(zhí)行的操作簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)得更加精細(xì)，因此單個(gè)指令的執(zhí)行時(shí)間較短，能夠達(dá)到高性能的要求。

（3）高效的流水線處理：RISC架構(gòu)的指令執(zhí)行過(guò)程可以通過(guò)流水線技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，增加指令級(jí)并行性，提高處理器的效率。

（4）低功耗：RISC架構(gòu)采用簡(jiǎn)單的指令集，減少了電路的復(fù)雜性，功耗較低。

（5）易于編譯優(yōu)化：由于指令集較為簡(jiǎn)單，編譯器容易對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化，生成高效的機(jī)器代碼。

典型的RISC架構(gòu)的嵌入式微處理器有ARM、MIPS和PowerPC等。

2. 復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（CISC）架構(gòu)

CISC架構(gòu)的設(shè)計(jì)思想是在指令集中包含更多的、復(fù)雜的指令，可以用較少的指令完成復(fù)雜的操作。CISC架構(gòu)的特點(diǎn)如下：

（1）豐富的指令集：CISC架構(gòu)的指令集非常豐富，包含大量的指令，每個(gè)指令可以執(zhí)行多個(gè)操作。

（2）指令執(zhí)行效率較低：由于每個(gè)指令執(zhí)行的操作相對(duì)較復(fù)雜，設(shè)計(jì)相對(duì)粗略，因此單個(gè)指令的執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)，性能較低。

（3）指令編碼復(fù)雜：由于指令的復(fù)雜性，CISC架構(gòu)的指令編碼比較復(fù)雜，指令的格式不固定。

（4）硬件復(fù)雜度高：由于指令的復(fù)雜性，CISC架構(gòu)的處理器硬件復(fù)雜度相對(duì)較高。

（5）能夠利用較少的指令完成復(fù)雜操作：CISC架構(gòu)的指令可以通過(guò)較少的指令完成復(fù)雜的操作，方便程序員進(jìn)行編程。

典型的CISC架構(gòu)的嵌入式微處理器有Intel x86系列和Motorola 68000系列等。

RISC架構(gòu)和CISC架構(gòu)在指令集設(shè)計(jì)上存在著明顯的區(qū)別，RISC架構(gòu)的指令集相對(duì)較為簡(jiǎn)單，每個(gè)指令執(zhí)行的操作簡(jiǎn)單明了，因此可以通過(guò)流水線技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效的指令級(jí)并行執(zhí)行，提高處理器的性能。而CISC架構(gòu)的指令集非常豐富，每個(gè)指令執(zhí)行的操作相對(duì)較復(fù)雜，因此無(wú)法通過(guò)流水線技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效的指令級(jí)并行執(zhí)行，導(dǎo)致處理器的性能相對(duì)較低。

在編程上，RISC架構(gòu)的編譯器較容易對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化，生成高效的機(jī)器代碼，而CISC架構(gòu)的編譯器對(duì)于復(fù)雜指令的優(yōu)化較為困難。此外，由于CISC架構(gòu)需要包含更多的指令和復(fù)雜的指令編碼，因此其處理器硬件復(fù)雜度相對(duì)較高，成本較高。

總結(jié)起來(lái)，RISC架構(gòu)和CISC架構(gòu)在指令集設(shè)計(jì)、指令執(zhí)行速度、硬件復(fù)雜度、編譯優(yōu)化等方面存在明顯的區(qū)別。在嵌入式系統(tǒng)中，由于RISC架構(gòu)具有指令執(zhí)行速度快、低功耗和易于編譯優(yōu)化等優(yōu)點(diǎn)，因此更常見(jiàn)和適用于大多數(shù)嵌入式應(yīng)用。