【学习笔记】 计算机系统结构-2.2

指令系统发展的两个方向：CISC和RISC。

回顾一下程序执行的CPU时间的公式，

所以，减少程序执行时间可以，

1. 减少指令条数
2. 降低执行每条指令的时钟数
3. 提升时钟频率。这和硬件发展强相关，这里不考虑

减少指令条数，可以，

1. 优化编译器
2. 增加单条指令的功能

CISC

1. 减少指令条数，使用复杂的指令
2. 容易变成，程序代码量少
3. X86是CISC
4. 商业上很成功

RISC

1. 减少CPI，使用大量单周期指令
2. 增加了指令条数
3. 可能减少时钟周期时间
4. 技术上的胜利者

复杂指令系统的不足，

1. 设计周期长，准确性难以保证
2. 需要大量硬件支持
3. 很多复杂指令使用频率很低，造成资源浪费。统计显示，使用最频繁的前10条指令在程序中占比达到
   96%
4. 许多指令由于操作繁杂，其CPI值比较大，执行速度慢
5. 规整性不好，不利于采用流水线技术来提高性能

RISC是近代计算机系统结构发展史中的一个里程碑。

RISC遵循的原则，

1. 指令条数少，功能简单
2. 指令格式简单、规整，并减少寻址方式
3. 指令的执行在单个周期内完成
4. 只有LOAD/STORE才能访问存储器，其他的指令都是在寄存器间进行
5. 大多数指令都采用硬连逻辑来实现
6. 强调优化编译器的作用，为高级语言生成优化的代码
7. 充分利用流水技术来提高性能