RISC技术

RISC技术
  相信大家在日常电脑使用或CPU的广告介绍中时常听到见到“RISC”这个词，什么Pentium Ⅱ/Pro采用先进RISC技术……K6采用RISC86结构，从而……总之大凡稍高档点的中央处理器都称采用RISC技术，那么RISC究竟是什么东西呢?
  如果你是电脑初学爱好者，并想从事电脑的开发、学习，那你应认真读一读，因为它是计算机技术中一个相当重要的环节。
  首先，要了解RISC技术就该从计算机的指令谈起，我们都知道计算机的工作就是取指令、执行指令，一条指令一般给出的是操作码和地址码，这是基本的结构，然而指令又涉及以下几个问题。首先指令字长有多少位，是定字长还是变字长；其次，操作码结构需几位，位数是定量还是浮动量；再次，地址的结构和寻址方式如何。这种种因素使计算机指令产生了“简单指令”和“复杂指令”之分。70年代以前的计算机均用传统的CISC指令结构，即完全采用复杂指令来支持高级语言、应用程序和操作系统。这种PC不但成本高且效率较低，速度受限，后来人们发现机器执行的指令中85％左右的都是简单指令，复杂指令甚少，因此开始研制精简指令系统计算机(RISC)。自从Intel的Pentium问世以来(92年末)，RISC技术更是得到了广泛的应用，并开始渗透到小、中、大型机领域，可谓发展前景一片光明。
  下面具体谈谈RISC技术。CPU执行运算速度受三个因素的影响:
  (1)程序中指令数I；
  (2)每条指令执行所用周期数CPI；
  (3)周期时间T。
  这三者又有：程序执行时间=I＊CPI＊T，因此，从这个等式可看出减小其中任一个都可提高CPU的速度，因此RISC技术就从这三方面下手，对I、CPI、T进行优化改良，其措施如下：
  1、采用多级指令流水线结构
  采用流水线技术可使每一时刻都有多条指令重叠执行，以减小CPI的值，使CPU不浪费空周期。实例：Pentium Ⅱ/Pro/Celeron可同时发出执行五条指令，AMD－K6/K6－2可同时发出六条指令。
  2、选取机器中使用频率最高的简单指令及部分复杂指令
  这样可减小时钟周期数量，提高CPU速度，其实质是减小CPI下的值实现。实例：选取运算指令、加载、存储指令和转移指令作主指令集。
  3、采用加载(Load)、存储(Store)结构
  只允许Load和Store指令执行存储器操作，其余指令均对寄存器操作。实例：Amd－K6/K6－2、PⅡ/Celeron/Pro均支持对寄存器的直接操作和重新命名，并大大增加通用寄存器的数量。
  4、延迟加载指令和转移指令
  由于数据从存储器到寄存器存在二者速度差、转移指令要进行入口地址的计算，这使CPU执行速度大大受限，因此，RISC技术为保证流水线高速运行，在它们之间允许加一条不相关的可立即执行的指令，以提高速度。实例：主要体现于预测执行、非顺序执行和数据传输等方面，除Intel P54/55C不支持，像K6－2、PⅡ均支持。
  5、采用高速缓存(cache)结构
  为保证指令不间断地传送给CPU运算器，CPU设置了一定大小的Cache以扩展存储器的带宽，满足CPU频繁取指需求，一般有两个独立Cache，分别存放“指令＋数据”。实例：PⅡ/Celeron:16K＋16K，AMD－K6/K6－2为32K＋32K，Cyrix MⅡ:64K(实也为2个32K Cache，此作共享Cache)，PⅡ还加了L2 Cache，更是大幅提高了CPU速度。
  以上简谈了RISC的精髓，望对计算机爱好者有所帮助，希望你能在通向计算机宝库的大道上迈进一步   CISC(复杂指令集计算机）和RISC（精简指令集计算机）是前CPU 的两种架构。它们的区别在于不同的CPU设计理念和方法。早期的CPU全部是CISC架构，它的设计目的是要用最少的机器语言指令来完成所需的计算任务。

RISC则是计算机系统只有少数指令，但是每个指令的执行时间相当短，因此CPU可以用相当高的频率来运算。