RISC

百科解釋

1. Reduced Instruction System Computer -- 精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)

2. Reduced Instruction Set Computer -- 精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)
RISC（reduced instruction set computer，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)）是一種執(zhí)行較少類型計(jì)算機(jī)指令的微處理器，起源于80年代的MIPS主機(jī)（即RISC機(jī)），RISC機(jī)中采用的微處理器統(tǒng)稱RISC處理器。這樣一來，它能夠以更快的速度執(zhí)行操作（每秒執(zhí)行更多百萬條指令，即MIPS）。因?yàn)橛?jì)算機(jī)執(zhí)行每個(gè)指令類型都需要額外的晶體管和電路元件，計(jì)算機(jī)指令集越大就會(huì)使微處理器更復(fù)雜，執(zhí)行操作也會(huì)更慢。

紐約約克鎮(zhèn)IBM研究中心的John Cocke證明，計(jì)算機(jī)中約20%的指令承擔(dān)了80%的工作，于1974年，他提出RISC的概念。第一臺(tái)得益于這個(gè)發(fā)現(xiàn)的電腦是1980年IBM的PC/XT。再后來，IBM的RISC System/6000也使用了這個(gè)思想。RISC這個(gè)詞本身屬于伯克利加利福尼亞大學(xué)的一個(gè)教師David Patterson。RISC這個(gè)概念還被用在Sun公司的SPARC微處理器中，并促成了現(xiàn)在所謂的MIPS技術(shù)的建立，它是Silicon Graphics的一部分。許多當(dāng)前的微芯片現(xiàn)在都使用RISC概念。

RISC概念已經(jīng)引領(lǐng)了微處理器設(shè)計(jì)的一個(gè)更深層次的思索。設(shè)計(jì)中必須考慮到：指令應(yīng)該如何較好的映射到微處理器的時(shí)鐘速度上（理想情況下，一條指令應(yīng)在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行完）；體系結(jié)構(gòu)需要多“簡(jiǎn)單”；以及在不訴諸于軟件的幫助下，微芯片本身能做多少工作等等。

　　除了性能的改進(jìn)，RISC的一些優(yōu)點(diǎn)以及相關(guān)的設(shè)計(jì)改進(jìn)還有：

　　@如果一個(gè)新的微處理器其目標(biāo)之一是不那么復(fù)雜，那么其開發(fā)與測(cè)試將會(huì)更快。

　　@使用微處理器指令的操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序的程序員將會(huì)發(fā)現(xiàn)，使用更小的指令集使得代碼開發(fā)變得更加容易。

　　@RISC的簡(jiǎn)單使得在選擇如何使用微處理器上的空間時(shí)擁有更多的自由。

　　@比起從前，高級(jí)語言編譯器能產(chǎn)生更有效的代碼，因?yàn)榫幾g器使用RISC機(jī)器上的更小的指令集。

　　除了RISC，任何全指令集計(jì)算機(jī)都使用的是復(fù)雜指令集計(jì)算（CISC）。

RISC典型范例如：MIPS R3000、HP—PA8000系列，Motorola M88000等均屬于RISC微處理器。

RISC主要特點(diǎn)：

RISC微處理器不僅精簡(jiǎn)了指令系統(tǒng)，采用超標(biāo)量和超流水線結(jié)構(gòu)；它們的指令數(shù)目只有幾十條，卻大大增強(qiáng)了并行處理能力。如：1987年Sun Microsystem公司推出的SPARC芯片就是一種超標(biāo)量結(jié)構(gòu)的RISC處理器。而SGI公司推出的MIPS處理器則采用超流水線結(jié)構(gòu)，這些RISC處理器在構(gòu)建并行精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)多處理機(jī)中起著核心的作用。

RISC處理器是當(dāng)今UNIX領(lǐng)域64位多處理機(jī)的主流芯片

性能特點(diǎn)一：由于指令集簡(jiǎn)化后，流水線以及常用指令均可用硬件執(zhí)行；

性能特點(diǎn)二：采用大量的寄存器，使大部分指令操作都在寄存器之間進(jìn)行，提高了處理速度；

性能特點(diǎn)三：采用緩存—主機(jī)—外存三級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，使取數(shù)與存數(shù)指令分開執(zhí)行，使處理器可以完成盡可能多的工作，且不因從存儲(chǔ)器存取信息而放慢處理速度。

應(yīng)用特點(diǎn)；由于RISC處理器指令簡(jiǎn)單、采用硬布線控制邏輯、處理能力強(qiáng)、速度快，世界上絕大部分UNIX工作站和服務(wù)器廠商均采用RISC芯片作CPU用。如原DEC的Alpha21364、IBM的Power PC G4、HP的PA—8900、SGI的R12000A和SUN Microsystem公司的Ultra SPARC ║。

運(yùn)行特點(diǎn)：

RISC芯片的工作頻率一般在400MHZ數(shù)量級(jí)。時(shí)鐘頻率低，功率消耗少，溫升也少，機(jī)器不易發(fā)生故障和老化，提高了系統(tǒng)的可靠性。單一指令周期容納多部并行操作。在RISC微處理器發(fā)展過程中。曾產(chǎn)生了超長(zhǎng)指令字（VLIW）微處理器，它使用非常長(zhǎng)的指令組合，把許多條指令連在一起，以能并行執(zhí)行。VLIW處理器的基本模型是標(biāo)量代碼的執(zhí)行模型，使每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)有多個(gè)操作。有些RISC處理器中也采用少數(shù)VLIW指令來提高處理速度。

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