CISC架构的特征及优缺点

硬件设计者发明了许多技术和工具来实现所需的体系结构，以满足他们的使用需求。就处理器硬件而言，有两种类型的概念可以实现处理器硬件体系结构：一个是RISC，另一个是CISC。

一、什么是CISC架构

CISC方法试图最小化每个程序的指令数量，从而牺牲每个指令的周期数量。基于CISC体系结构的计算机旨在降低内存成本。因为，大型程序需要更多的存储空间，因此增加了内存成本，并且大型内存变得更加昂贵。为了解决这些问题，可以通过将操作数量嵌入单个指令中来减少每个程序的指令数量，从而使指令更加复杂。

1.MUL将存储器中的两个值加载到CISC中的单独寄存器中。

2.CISC通过实现硬件并执行操作来使用尽可能少的指令。

3.指令集体系结构是允许程序员与硬件之间进行通信的媒介。数据执行部分，数据的复制，删除或编辑是微处理器中使用的用户命令，并且使用该微处理器操作指令集体系结构。

4.上面的指令集体系结构中使用的主要关键字如下。

指令集：为执行程序而给出的一组指令，它们通过操纵数据来指导计算机。指令的形式为-操作码（操作码）和操作数。其中，操作码是应用于加载和存储数据等的指令。操作数是其中应用了指令的存储器寄存器。

寻址模式：寻址模式是访问数据的方式。根据所应用指令的类型，寻址模式可以有多种类型，例如直接模式（访问直接数据）或间接模式（访问数据的位置）。具有相同ISA的处理器在组织上可能会非常不同。具有相同ISA和几乎相同组织的处理器仍然不完全相同。

CPU性能由基本定律给出

因此，CPU性能取决于指令计数、CPI（每条指令的周期）和时钟周期时间。所有这三个都受指令集体系结构的影响。

上图中，突出了指令集体系结构的重要性。

二、CISC处理器案例

IBM 370/168：于1970年问世。CISC设计是一个32位处理器和四个64位浮点寄存器。

VAX 11/780：CISC设计是32位处理器，它支持Digital Digital Corporation提供的许多寻址模式和机器指令。

英特尔80486：于1989年发布，它是CISC处理器，其指令长度从1到11不等，将有235条指令。

三、CISC体系结构的特征

1.指令解码逻辑将很复杂。

2.需要一条指令来支持多种寻址模式。

3.较少的芯片空间足以用于通用寄存器，以直接在存储器上操作0的指令。

4.各种CISC设计都为堆栈指针设置了两个特殊的寄存器，用于处理中断等。

5.MUL被称为“复杂指令”，需要程序员来存储功能。

四、CISC体系结构的优点

1.微编程是易于实现的汇编语言，并且比硬接线控制单元便宜。

2.对新指令进行微编码的简便性使设计人员可以使CISC机器向上兼容。

3.随着每条指令变得更加完善，可以使用更少的指令来执行给定任务。

五、CISC体系结构的缺点

1.由于不同指令占用的时钟时间不同，因此机器的性能会降低

2.即使在现实中有各种专门的指令甚至很少使用，在典型的编程事件中也仅使用现有指令的20％。

3.ISC指令将条件代码设置为每条指令的副作用，此设置需要花费一些时间-并且随着后续指令更改条件代码位-因此，编译器必须在发生这种情况之前检查条件代码位。