RISC簡介
RISC(Reduced Instruction Set Computer,精簡指令集計算機)是一種執行較少類型計算機指令的微處理器,起源於80年代的MIPS主機(即RISC機),RISC機中採用的微處理器統稱RISC處理器。這樣一來,它能夠以更快的速度執行操作(每秒執行更多百萬條指令,即MIPS)。因為計算機執行每個指令類型都需要額外的電晶體和電路元件,計算機指令集越大就會使微處理器更複雜,執行操作也會更慢。紐約約克鎮IBM研究中心的John Cocke證明,計算機中約20%的指令承擔了80%的工作,於1974年,他提出RISC的概念。第一台得益於這個發現的電腦是1980年IBM的PC/XT。再後來,IBM的RISC System/6000也使用了這個思想。RISC這個詞本身屬於伯克利加利福尼亞大學的一個教師David Patterson。RISC這個概念還被用在Sun公司的SPARC微處理器中,並促成了現在所謂的MIPS技術的建立,它是Silicon Graphics的一部分。許多當前的微晶片現在都使用RISC概念。
RISC概念已經引領了微處理器設計的一個更深層次的思索。設計中必須考慮到:指令應該如何較好的映射到微處理器的時鐘速度上(理想情況下,一條指令應在一個時鐘周期內執行完);體系結構需要多“簡單”;以及在不訴諸於軟體的幫助下,微晶片本身能做多少工作等等。
除了性能的改進,RISC的一些優點以及相關的設計改進還有:
·如果一個新的微處理器其目標之一是不那么複雜,那么其開發與測試將會更快。
·使用微處理器指令的作業系統及應用程式的程式設計師將會發現,使用更小的指令集使得代碼開發變得更加容易。
·RISC的簡單使得在選擇如何使用微處理器上的空間時擁有更多的自由。
·比起從前,高級語言編譯器能產生更有效的代碼,因為編譯器使用RISC機器上的更小的指令集。 除了RISC,任何全指令集計算機都使用的是複雜指令集計算(CISC)。 RISC典型範例如:MIPS R3000、HP—PA8000系列,Motorola M88000等均屬於RISC微處理器。
RISC主要特點
RISC微處理器不僅精簡了指令系統,採用超標量和超流水線結構;它們的指令數目只有幾十條,卻大大增強了並行處理能力。如:1987年Sun Microsystem公司推出的SPARC晶片就是一種超標量結構的RISC處理器。而SGI公司推出的MIPS處理器則採用超流水線結構,這些RISC處理器在構建並行精簡指令系統多處理機中起著核心的作用。性能特點:
RISC處理器是當今UNIX領域64位多處理機的主流晶片。性能特點一:由於指令集簡化後,流水線以及常用指令均可用硬體執行;
性能特點二:採用大量的暫存器,使大部分指令操作都在暫存器之間進行,提高了處理速度;
性能特點三:採用快取—主機—外存三級存儲結構,使取數與存數指令分開執行,使處理器可以完成儘可能多的工作,且不因從存儲器存取信息而放慢處理速度。