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1、2020/8/6王道考研/1本节内容王道考研/CSKAOYAN.COM指令系统CISC和RISC1王道考研/CSKAOYAN.COM本章总览本章总览22020/8/6王道考研/2王道考研/CSKAOYAN.COMCISC和和RISCCISC： Complex Instruction Set ComputerRISC： Reduced Instruction Set Computer设计思路：一条指令完成一个复杂的基本功能。设计思路：一条指令完成一个基本“动作”；多条指令组合完成一个复杂的基本功能。80-20规律：典型程序中 80% 的语句仅仅使用处理机中 20% 的指令代表：x86架构，主要用
2、于笔记本、台式机等代表：ARM架构，主要用于手机、平板等比如设计一套能实现整数、矩阵加/减/乘运算的指令集：CISC的思路：除了提供整数的加减乘指令除之外，还提供矩阵的加法指令、矩阵的减法指令、矩阵的乘法指令一条指令可以由一个专门的电路完成有的复杂指令用纯硬件实现很困难 采用“存储程序”的设计思想，由一个比较通用的电路配合存储部件完成一条指令RISC的思路：只提供整数的加减乘指令一条指令一个电路，电路设计相对简单，功耗更低“并行”、“流水线”类比：有很多库函数的C语言类比：没有库函数的C语言3王道考研/CSKAOYAN.COMCISC和和RISC类别对 比 项 目CISCRISC指令系统复杂，
3、庞大简单，精简指令数目一般大于200条一般小于100条指令字长不固定定长可访存指令不加限制只有Load/Store指令各种指令执行时间相差较大绝大多数在一个周期内完成各种指令使用频度相差很大都比较常用通用寄存器数量较少多目标代码难以用优化编译生成高效的目标代码程序采用优化的编译程序，生成代码较为高效控制方式绝大多数为微程序控制绝大多数为组合逻辑控制指令流水线可以通过一定方式实现必须实现42020/8/6王道考研/3王道考研/CSKAOYAN.COM计算机的工作过程计算机的工作过程主存主存地址地址指令指令注释注释操作码操作码地址码地址码00000010000000101取数取数a至至ACC100
4、01000000000110乘乘b得得ab ,存于存于ACC中中20000110000000111加加c得得ab+c ,存于存于ACC中中30000100000001000将将ab+c ,存于主存单元存于主存单元40001100000000000停机停机50000000000000010原始数据原始数据a=260000000000000011原始数据原始数据b=370000000000000001原始数据原始数据c=180000000000000000原始数据原始数据y=0CU?MDRMAR?CPUPC?IR?MQACCALUXI/O123456789上一条指令取指后PC自动+1，(PC)=1
5、；执行后，(ACC)=2#1：(PC)MAR，导致(MAR)=1#3：M(MAR)MDR，导致(MDR)=000100 0000000110 #4：(MDR)IR，导致(IR)= 000100 0000000110#5：OP(IR)CU，指令的操作码送到CU， CU分析后得知，这是“乘法”指令#6：Ad(IR)MAR，指令的地址码送到MAR，导致(MAR)=6#8：M(MAR)MDR，导致(MDR)=0000000000000011=3#9：(MDR)MQ，导致(MQ)=0000000000000011=3#10：(ACC)X，导致(X)=2#11：(MQ)*(X)ACC，由ALU实现乘法运算，导致(ACC)=6，如果乘积太大，则需要MQ辅助存储取指令（#1#4）分析指令（#5）执行乘法指令（#6 #11）11PC10乘法指令可以访存，一定是CISC5