risc指令集是什么_有哪些

　　RISC是英文“Reduced Instruction Set Computing ” 的缩写，中文意思是“精简指令集”。

　　它是在CISC指令系统基础上发展起来的，有人对CISC机进行测试表明，各种指令的使用频度相当悬殊，最常使用的是一些比较简单的指令，它们仅占指令总数的20%，但在程序中出现的频度却占80%。复杂的指令系统必然增加微处理器的复杂性，使处理器的研制时间长，成本高。并且复杂指令需要复杂的操作，必然会降低计算机的速度。基于上述原因，20世纪80年代RISC型CPU诞生了，相对于CISC型CPU ，RISC型CPU不仅精简了指令系统，还采用了一种叫做“超标量和超流水线结构”，大大增加了并行处理能力。

　　

　　RISC指令集是高性能CPU的发展方向。它与传统的CISC（复杂指令集）相对。相比而言，RISC的指令格式统一，种类比较少，寻址方式也比复杂指令集少。当然处理速度就提高很多了。目前在中高档服务器中普遍采用这一指令系统的CPU，特别是高档服务器全都采用RISC指令系统的CPU。RISC指令系统更加适合高档服务器的操作系统UNIX，现在Linux也属于类似UNIX的操作系统。RISC型CPU与Intel和AMD的CPU在软件和硬件上都不兼容。

　　目前，在中高档服务器中采用RISC指令的CPU主要有以下几类：PowerPC处理器、SPARC处理器、PA-RISC处理器、MIPS处理器、Alpha处理器。

　　RISC这种指令集运算包括HP的PA-RISC，IBM的PowerPC，Compaq（被并入HP）的Alpha，MIPS公司的MIPS，SUN公司的SPARC等。目前只有UNIX，Linux，MacOS等操作系统运行在RISC处理器上。

　　常见的精简指令集微处理器包括AVR、PIC、ARM、DEC Alpha、PA-RISC、SPARC、MIPS、Power架构等。

　　早期，这种CPU指令集的特点是指令数目少，每条指令都采用标准字长、执行时间短、CPU的实现细节对于机器级程序是可见的等等。

　　实际上在后来的发展中，RISC与CISC在争吵的过程中相互学习，现在的RISC指令集也达到数百条，运行周期也不再固定……虽然如此，RISC设计的根本原则－－针对流水线化的处理器优化－－没有改变。

　　RISC指令集的五个周期

　　这五个时钟周期分别为：IF（Instruction fetch，取指令），ID（Instruction decode/register fetch cycle，指令解码），EX（Execution/effective address cycle，执行），MEM（Memory access，内存访问）， WB（Write-back cycle，写回）。

　　IF：根据PC（program counter，程序计数器）中所存储的内存地址，在内存中找到该地址所指向的指令，并将该指令存储在寄存器中。同时，PC指向下一条指令，完成这个操作要求PC加4（以32位指令集为例，如果是64位则要加8）。

　　ID ： 操作从IF阶段获取来的指令。将指令解码，最终找到指令所需要的寄存器中存储的数据。如果该指令只一条跳转指令，那么在这一阶段需要根据跳转指令的意义对获取的值进行比较，如果比较结果为true则执行跳转，如果比较结果为false则不执行跳转，继续下一条指令的执行；如果指令需要对指令中某些位进行填充，也在ID阶段完成，比如对高四位进行填充以满足指令结果是32位；计算可能跳转的指令的地址。

　　EX ： ALU（Arithmetic Logic Unit，算术逻辑单元）对ID阶段的结果进行计算。在ID阶段已经获得了指令计算所需要的寄存器的值，那么在EX阶段需要根据指令的意义对这些寄存器的值进行计算。计算根据指令的不同变得不同。主要有三种类型的ALU计算：1. ALU根据ID中补充的地址，对有效的地址单元进行计算，最终得到所需要的内存的地址；2. 根据指令的意义，对从寄存器中获取的值，进行操作，比如对两个寄存器的值进行相加；3. 根据寄存器的值以及补充的值，计算出立即数的结果。

　　MEM：如果当前指令是Load指令，那么，根据EX计算出的内存地址，从内存中获取对应的值；如果当前指令是store，那么，根据EX计算出的内存地址和寄存器的值，将寄存器的值存入该内存地址中。其他的指令一般不会设计内存的访问。

　　WB：将计算出来的最终的寄存器的值写入到register file（寄存器文件）中。这部操作包括从内存中获取的值以及通过算术运算得到的结果。

　　以上五个时钟周期便是一条RISC指令执行的主要步骤。

　

　　RISC指令特征

　　指令种类少，指令格式规范：RISC指令集通常只使用一种或少数几种格式。指令长度单一（一般4个字节），并且在字边界上对齐，字段位置、特别是操作码的位置是固定的。

　　寻址方式简化：几乎所有指令都使用寄存器寻址方式，寻址方式总数一般不超过5个。其他更为复杂的寻址方式，如间接寻址等则由软件利用简单的寻址方式来合成。

　　大量利用寄存器间操作：RISC指令集中大多数操作都是寄存器到寄存器操作，只以简单的Load和Store操作访问内存。因此，每条指令中访问的内存地址不会超过1个，访问内存的操作不会与算术操作混在一起。

　　简化处理器结构：使用RISC指令集，可以大大简化处理器的控制器和其他功能单元的设计，不必使用大量专用寄存器，特别是允许以硬件线路来实现指令操作，而不必像CISC处理器那样使用微程序来实现指令操作。因此RISC处理器不必像CISC处理器那样设置微程序控制存储器，就能够快速地直接执行指令。

　　便于使用VLSI技术：随着LSI和VLSI技术的发展，整个处理器（甚至多个处理器）都可以放在一个芯片上。RISC体系结构可以给设计单芯片处理器带来很多好处，有利于提高性能，简化VLSI芯片的设计和实现。基于VLSI技术，制造RISC处理器要比CISC处理器工作量小得多，成本也低得多。

　　加强了处理器并行能力：RISC指令集能够非常有效地适合于采用流水线、超流水线和超标量技术，从而实现指令级并行操作，提高处理器的性能。目前常用的处理器内部并行操作技术基本上是基于RISC体系结构发展和走向成熟的。