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RISC(Reduced Instruction Set Computer)和CISC(complex instruction set computer)是当前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。比如对于乘法运算，
在CISC架构的CPU上，可能需要这样一条指令：MUL ADDRA, ADDRB就可以将ADDRA和ADDRB中的数相乘并将结果储
存在ADDRA中。将ADDRA, ADDRB中的数据读入寄存器，相乘和将结果写回内存的操作全部依赖于CPU中设计的逻辑来
实现。这种架构会增加CPU结构的复杂性和对CPU工艺的要求，但对于编译器的开发十分有利。比如上面的例子，C程序
中的a*=b就可以直接编译为一条乘法指令。
RISC架构要求软件来指定各个操作步骤。上面的例子如果要在RISC架构上实现，将ADDRA, ADDRB中的数据读入寄
存器，相乘和将结果写回内存的操作都必须由软件来实现，比如：MOV A, ADDRA; MOV B, ADDRB; MUL A, B; STR A
DDRA, A。这种架构可以降低CPU的复杂性以及允许在同样的工艺水平下生产出功能更强大的CPU，但对于编译器的设计
有更高的要求。
CISC(Complex Instruction Set Computers，复杂指令集计算集)和RISC(Reduced Instruction Set Computers)是两大类
主流的CPU指令集类型，其中CISC以Intel，AMD的X86 CPU为代表，而RISC以ARM，MIPS，RISC-V,IBM POWER PC
为代表。RISC的设计初衷针对CISC CPU复杂的弊端，选择一些可以在单个CPU周期完成的指令，以降低CPU的复杂度，
将复杂性交给编译器。举一个例子，CISC提供的乘法指令，调用时可完成内存a和内存b中的两个数相乘，结果存入内存a
，需要多个CPU周期才可以完成；而RISC不提供“一站式”的乘法指令，需调用四条单CPU周期指令完成两数相乘：内存
a加载到寄存器，内存b加载到寄存器，两个寄存器中数相乘，寄存器结果存入内存a。按照此思路，早期的设计出的RISC
指令集，指令数是比CISC少些，但后来，很多RISC的指令集中指令数反超了CISC，因此，引用指令的复杂度而非数量来区
分两种指令集。
当然，CISC也是要通过操作内存、寄存器、运算器来完成复杂指令的。它在实现时，是将复杂指令转换成了一个微程序
，微程序在制造CPU时就已存储于微服务存储器。一个微程序包含若干条微指令（也称微码），执行复杂指令时，实际上是
在执行一个微程序。这也带来两种指令集的一个差别，微程序的执行是不可被打断的，而RISC指令之间可以被打断，所以理
论上RISC可更快响应中断。
在此，总结一下CISC和RISC的主要区别：
CISC的指令能力强，但多数指令使用率低却增加了CPU的复杂度，指令是可变长格式；RISC的指令大部分为单周期指令，
指令长度固定，操作寄存器，只有Load/Store操作内存
CISC支持多种寻址方式；RISC支持方式少
CISC通过微程序控制技术实现；RISC增加了通用寄存器，硬布线逻辑控制为主，是和采用流水线
CISC的研制周期长
RISC优化编译，有效支持高级语言
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发表于 2024-7-30 17:20:24
