指令集结构分类

  • 1. 指令集体系结构的分类
  • 1-1 按体系结构的观点分类
  • 1-2 按暂存机制分类
  • 1-3 通用寄存器（GPR）
  • 2. CISC和RISC
  • 2-1 CISC（复杂指令计算机）
  • 2-2 RISC（精简指令集计算机）
  • 2-3 优化


指令集体系结构（ISA）：一个处理器支持的指令和指令的字节级编码。

1. 指令集体系结构的分类

1-1 按体系结构的观点分类

  • 操作数在CPU中的存储方式。
  • 显示操作数的数量。
  • 操作数的位置。
  • 指令的操作。
  • 操作数的类型与大小。

1-2 按暂存机制分类

根据cpu内部存储操作数的区别。

  • 堆栈（Stack）
  • 累加器（Accumulator）
  • 寄存器组（a set of Registers）

1-3 通用寄存器（GPR）

  • 优点：编译程序有效地使用寄存寄组。

2. CISC和RISC

2-1 CISC（复杂指令计算机）

  • 基本思想：
    进一步增强原有指令功能，用更为复杂的新指令取代原先由软件子程序完成的功能，实现软件功能硬化导致机器指令越来越庞杂。
  • 主要弊端：
  1. 指令集过于庞杂。
  2. 使用微程序技术降低了机器的处理速度。
  3. 指令系统过于庞大。
  4. 完善的中断控制导致动作繁多，设计复杂，研制周期长。
  5. 给芯片设计带来困难。

2-2 RISC（精简指令集计算机）

  • 基本思想：
    通过减少指令总数和简化指令功能降低硬件设计的复杂度，使指令能单周期执行，并通过优化编译提高指令的执行速度，采用硬布线控制逻辑优化编译程序。
  • 关键技术：
    如下：
  1. 重叠寄存器窗口技术。
  2. 优化编译技术。
  3. 超流水及超标量技术。
  4. 硬布线逻辑与微程序相结合在微程序技术中。

2-3 优化

  • 提高目标程序的实现效率：对动态和静态使用频率进行优化，既可以减少程序所需要的存储空间，又可以提高程序的执行速度。
  • 面型高级程序语言：缩小高级语言与机器语言之间的语义差距。
  • 面向操作系统：缩小操作系统与体系结构之间的语义差异。