成都网站设计开发公司,网站服务理念,合肥app建设公司,开福区网站建设中RISC 和 CISC 指令集
之前的文章《揭秘 CPU 是如何执行计算机指令的》中说到#xff0c;如果从软件的角度来讲#xff0c;CPU 就是一个执行各种计算机指令#xff08;Instruction Code#xff09;的逻辑机器。
计算机指令集是计算机指令的集合#xff0c;包括各种类型的…RISC 和 CISC 指令集
之前的文章《揭秘 CPU 是如何执行计算机指令的》中说到如果从软件的角度来讲CPU 就是一个执行各种计算机指令Instruction Code的逻辑机器。
计算机指令集是计算机指令的集合包括各种类型的指令例如数据传输指令用于在内存和寄存器之间移动数据、算术运算指令如加法、减法、乘法、除法等、逻辑运算指令与、或、非等、控制转移指令用于改变程序执行的流程如跳转、分支等。
CISC复杂计算机指令集计算机和 RISC精简指令集计算机是两种不同的计算机指令集架构。
CISC 是早期的计算机指令集架构最早出现在 20 世纪 70 年代早期。为了性能考虑很多功能都是通过硬件电路来实现的。为了少用内存指令长度是可变的。
到了 20 世纪 80 年代早期RISC 开始登上了历史的舞台。当时加州大学伯克利分校的大卫·帕特森教授发现实际在 CPU 运行的程序里80% 的时间都是在使用 20% 的简单指令。于是选择把指令“精简”到 20% 的简单指令。而原先的复杂指令则通过用简单指令组合起来来实现让软件来实现硬件的功能。
RISC 与 CISC 之争
20 世纪 80 年代计算机体系结构领域关于 RISC 指令集和 CISC 指令集优缺点的争论十分激烈。RISC 的支持者声称在给定硬件数量的情况下通过结合简约式指令集设计、高级编译技术和流水线化的处理器实现他们能够得到更强的计算能力。而 CISC 的拥趸反驳说要完成一个给定的任务只需要用较少的 CISC 指令而且这样的机器能够获得较高的总体性能。
CISC 和 RISC 可以参考下面对比图 在 20 世纪 90 年代早期争论逐渐平息因为事实已经很清楚了无论是单纯的 RISC 还是单纯的 CISC 都不如结合两者思想精华的设计。RISC 机器发展进化的过程中引入了更多的指令而许多这样的指令都需要执行多个周期。今天的 RISC 机器的指令表中有几百条指令几乎与“精简指今集机器”的名称不相待了。
比较新的 CISC 机器也利用了高性能流水线结构它们读取 CISC 指令并动态地翻译成比较简单的、像 RISC 那样的操作的序列。由于动态翻译通常可以在实际指令执行前进行处理器可以保持很高的执行率。
为什么手机芯片是 ARM
ARM 是“Advanced RISC Machines”的缩写。从名字可以看出来ARM 的芯片是基于 RISC 架构的。
不过ARM 能在移动端战胜 Intel并不是因为 RISC 架构。21 世纪的今天CISC 和 RISC 架构的分界已经没有那么明显了。Intel 和 AMD 的 CPU 也都是采用译码成 RISC 风格的微指令来运行。而 ARM 的芯片一条指令同样需要多个时钟周期有乱序执行和多发射。ARM 真正能够战胜 Intel我觉得主要是因为下面这两点原因。
第一点是功耗优先的设计。一个 4 核的 Intel i7 的 CPU设计的时候功率就是 130W。而一块 ARM A8 的单个核心的 CPU设计功率只有 2W。两者之间差出了 100 倍。在移动设备上功耗是一个远比性能更重要的指标。ARM 的 CPU主频更低晶体管更少高速缓存更小乱序执行的能力更弱。所有这些都是为了功耗所做的妥协。
第二点则是低价。ARM 公司并没有垄断 CPU 的生产和制造只是进行 CPU 设计然后把对应的知识产权授权出去让其他的厂商来生产 ARM 架构的 CPU。它甚至还允许这些厂商可以基于 ARM 的架构和指令集设计属于自己的 CPU。像苹果、三星、华为它们都是拿到了基于 ARM 体系架构设计和制造 CPU 的授权。ARM 自己只是收取对应的专利授权费用。多个厂商之间的竞争使得 ARM 的芯片在市场上价格很便宜。
“遥遥领先”算什么
之前在小红书发布笔记的时候有朋友留言问“遥遥领先”麒麟芯片算什么
我没找到官方公布的相关说明但是我觉得遥遥领先麒麟芯片也肯定是基于精简指令集的也必然是大核小核协同工作的因为这样可以平衡性能和功耗。欢迎懂行的指导~ 未来是属于 RISC-V 的
不过ARM 并不是开源的。所以在 ARM 架构逐渐垄断移动端芯片市场的时候“开源硬件”也慢慢发展起来了。一方面MIPS 在 2019 年宣布开源另一方面RISC-V 项目也越来越受到大家的关注。而 RISC 概念的发明人图灵奖的得主大卫·帕特森教授从伯克利退休之后成了 RISC-V 国际开源实验室的负责人开始推动 RISC-V 这个“CPU 届的 Linux”的开发。可以想见未来的开源 CPU也多半会像 Linux 一样逐渐成为一个业界的主流选择。
