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嵌入式系统——复杂指令集系统与精简指令集系统(CISCRISC)

时间:2021-11-03 15:25:26

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嵌入式系统——复杂指令集系统与精简指令集系统(CISCRISC)

1. 指令集系统

在计算机系统结构发展过程中,指令集系统有两个截然不同的发展方向。一个是增强指令的功能,设置一些功能复杂的指令,把一些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指令系统来实现,这种计算机系统称为复杂指令系统计算机Complex Instruction Set Computer,CISC)。

另一个是尽量简化指令功能,只保留那些功能简单,能在一个节拍内执行完成指令,较复杂的功能用一段子程序来实现,这种计算机系统称为精简指令系统计算机Reduced Instruction Set Computer,RISC)。

2. CISC和RISC

常用的个人计算机是典型的CISC系统,指令集复杂,只需简单操作就可以编写功能强大的程序。而普通的单片机系统大多数都是RISC系统,需要考虑到各种资源性能进行编程。

3. 硬布线控制器与微程序控制器

硬布线控制器可以简单理解为用硬件的硬布线逻辑设计成的控制器,大多指令由组合逻辑电路根据当前的指令码状态和时序即时产生,故指令运行速度快,但受硬件布线空间体积限制,只能实现很少的指令控制,且不易扩充,故经常适用于精简指令集计算机RISC

微程序控制器将微操作信号以微程序的形式放在存储控制器中,执行指令时读出即可,实现软件功能的硬件化,因此指令集易扩充且扩充成本不大,适用于复杂指令集系统CISC

例题

例1

以下叙述中,不符合RISC指令系统特点的是 () 。

A.指令长度固定,指令种类少B.寻址方式种类丰富,指令功能尽量增强C.设置大量通用寄存器,访问存储器指令简单D.选取使用频率较高的一些简单指令

解析:寻址方式种类丰富,指令功能强大是CISC的特点。选B。

例2

以下关于CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机) 和RISC (Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机) 的叙述中,错误的是______。

A.在CISC中,其复杂指令都采用硬布线逻辑来执行B.采用CISC技术的CPU,其芯片设计复杂度更高C.在RISC中,更适合采用硬布线逻辑执行指令D.采用RISC技术,指令系统中的指令种类和寻址方式更少

解析:选A。在CISC当中,由于指令数量众多且复杂,所以主要考虑微程序控制器执行指令方式,将众多的指令实现软件功能硬件化,这样极易扩充众多指令,并且对芯片的设计复杂程度要求高。在RISC中,由于指令集数目少,所以采用硬布线控制器,用组合逻辑电路就可以实现,速度更快,但相应的指令种类和寻址方式更少。

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