1674指令系統(tǒng)的發(fā)展和改進(jìn)-在線瀏覽
2024-08-27 19:14本頁面
【正文】 1 尋址方式 24 11 16 指令格式 變長 （ 257byte） 變長 （ 117byte） 16 從 CISC到 RISC ? CISC指令系統(tǒng)存在的問題： ? 20％與 80％規(guī)律 ? CISC中，大約 20％的指令占據(jù)了 80％的處理機(jī)時間。 二八法則 ? 1897年，意大利經(jīng)濟(jì)學(xué)家帕累托（ 1848～1923） 偶然注意到英國人的財富和收益模式 ，于是潛心研究這一模式 ， 并于后來提出了著名的二八法則 。而我們 80％的收獲卻僅僅來源于 20％的努力，其他 80％的付出只帶來 20％的成果。 ?? ? 80％的交通事故是被那些 20％的違規(guī)駕駛者造成的；家里的地毯有 20％遭受了 80％程度的磨損；你所有衣服中的 20％占據(jù)了你全部生活時間的 80％；你的電腦80％的故障是由 20％的原因?qū)е碌?；你一生使用?0％的文句是用字典里 20％的字組成的。同樣的道理，你20％的朋友，占據(jù)了你 80％與朋友見面的時間 …… 二八法則 ? 20％時間贏得 80％ 的快樂 ?? ? 研究二八法則的專家理查德 ?? ? 傳統(tǒng)的智慧教你不要把所有的雞蛋放在同一個籃子里，可是二八法則卻要你小心選定一個籃子，將你所有的雞蛋放進(jìn)去，然后像老鷹一樣盯緊它。 ? 例如： 8088處理機(jī)的指令種類大約 100種 ? 前 11種 (11％ )指令的使用頻度已經(jīng)超過 80％ ? 前 8種 (8％ )指令的運行時間已經(jīng)超過 80％ ? 前 20種 (20％ )指令：使用頻度達(dá)到 ％，運行時間達(dá)到 ％ ? 其余 80％的指令：使用頻度只有 ％，％的處理機(jī)運行時間 從 CISC到 RISC（續(xù)） ? 軟硬件的功能分配問題 ? 復(fù)雜的指令使指令的執(zhí)行周期大大加長 一般 CISC處理機(jī)的指令平均執(zhí)行周期都在 4以上，有些在 10以上 ? CISC增強(qiáng)了指令系統(tǒng)功能，簡化了軟件，但硬件復(fù)雜了，設(shè)計周期加長。 CPI ? RISC的速度要比 CISC快 3倍左右，關(guān)鍵是 RISC的 CPI減小了 ?同類問題的程序長度 ,RISC比 CISC長 30%~40% ?CPI， RISC比 CISC少 2倍 ~10倍 ?? ?RISC的速度要比 CISC快 3倍左右 ,關(guān)鍵是 RISC的CPI減小了 類型 CISC 指令條數(shù) I 指令平均周 期數(shù) CPI 周期時間 T 1 2～ 15 33ns～ 5ns RISC ～ ～ 10ns～ 2ns ? 硬件方面： ? 采用硬布線控制邏輯 ? 減少指令和尋址方式的種類 ? 使用固定的指令格式 ? 采用 LOAD/STORE結(jié)構(gòu) ? 指令執(zhí)行過程中設(shè)置多級流水線等。 RISC的設(shè)計原則 ? 使用頻度很高的指令 ? 大大減少尋址方式 ? 所有指令在一個機(jī)器周期完成 ? 擴(kuò)大通用寄存器個數(shù) ? 采用硬聯(lián)控制實現(xiàn) ? 通過精簡指令和優(yōu)化設(shè)計編譯程序，易簡單有效的方式支持高級語言 Simple is fast,Small is fast CISC與 RISC的主要特征對比 功 能 CISC RISC 指令系統(tǒng) 復(fù)雜、龐大 簡單、精確 指令條數(shù) 200 100 指令格式 4 4 尋址方式 4 4 指令字長 不固定 32bit 可訪存指令 不加限制 只有 LOAD/STORE 各種指令使用頻率 相差太大 相差不大 各種指令執(zhí)行時間 相差太大 絕大多數(shù)一周期完成 優(yōu)化編譯系統(tǒng) 很難 較容易 程序源代碼長度 短 長 控制邏輯實現(xiàn)方式 絕大多數(shù)微程序控制 絕大多數(shù)為硬連線控制 主要 RISC產(chǎn)品 ? DEC公司 ? Alpha 21064,21066, 21164 ,21264,21364end ? MIPS公司（ SGI公司） ? R3000,R4000,R8000,R10000,R12022, R14000,R18000 ? IBM, Motorola ,Apple ? PowerPC 601,602,603,603E,604,615,6
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