CISC和RISC的比較

指令系統的發展朝向兩種截然不同的方向，一種是增強原有指令的功能，設置更為複雜的新指令實現軟件功能的硬化，這類機器稱為複雜指令系統計算機(CISC),典型的有采用X86架構的計算機；另一種是減少指令種類和簡化指令功能，提高指令的執行速度，這類機器稱為精簡指令系統計算機(RISC),典型的是ARM、MIPS架構的計算機。

一、CISC（ComplexInstructionSetComputer）

CISC的主要特點有：1)指令系統複雜龐大，指令數目一般為200條以上。2)指令的長度不固定，指令格式多，尋址方式多。3)可以訪存的指令不受限制。4)各種指令使用頻度相差很大。5)各種指令執行時間相差很大，大多數指令需多個時鐘周期才能完成。6)控制器大多數采用微程序控制。7)難以用優化編譯生成高效的目标代碼程序。如此龐大的指令系統，對指令的設計提出了極高的要求，研制周期變得很長。後來人們發現，一味追求指令系統的複雜和完備程度不是提高計算機性能的唯一途徑。在對傳統CISC指令系統的測試表明，各種指令的使用頻率相差懸殊，大概隻有20%的比較簡單的指令被反複使用，約占整個程序的80%；而有80%左右的指令則很少使用，約占整個程序的20%。從這一事實出發，人們開始了對指令系統合理性的研究，于是RISC随之誕生。

二、RISC（ReducedInstructionSetComputer）

RISC的主要特點有：1)選取使用頻率最高的一些簡單指令，複雜指令的功能由簡單指令的組合來實現。2)指令長度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少。3)隻有Load/Store(取數/存數)指令訪存，其餘指令的操作都在寄存器之間進行。4)CPU中通用寄存器數量相當多。5)RISC一定采用指令流水線技術，大部分指令在一個時鐘周期内完成。6)以硬布線控制為主，不用或少用微程序控制。7)特别重視編譯優化工作，以減少程序執行時間。值得注意的是，從指令系統兼容性看，CISC大多能實現軟件兼容，即高檔機包含了低檔機的全部指令，并可加以擴充。但RISC簡化了指令系統，指令條數少，格式也不同于老機器，因此大多數RISC機不能與老機器兼容。由于RISC具有更強的實用性，故應該是未來處理器的發展方向。

但事實上，當今時代Intel幾乎一統江湖，且早期很多軟件都是根據CISC設計的，單純的RISC将無法兼容。此外，現代CISC結構的CPU已經融合了很多RISC的成分，其性能差距已經越來越小。複雜指令CSC可以提供更多的功能，這是程序設計所需要的。

三、比較

1)RISC更能充分利用VLSI芯片的面積。CISC的控制器大多采用微程序控制，其控制存儲器在CPU芯片内所占的面積為50%以上，而RISC控制器采用組合邏輯控制，其硬布線邏輯隻占CPU芯片面積的10%左右。

2)RISC更能提高運算速度。RISC的指令數、尋址方式和指令格式種類少，又設有多個通用寄存器，采用流水線技術，所以運算速度更快，大多數指令在一個時鐘周期内完成。3)RISC便于設計，可降低成本，提高可靠性。RISC指令系統簡單，故機器設計周期短；其邏輯簡單，故可靠性高。4)RISC有利于編譯程序代碼優化。RISC指令類型少，尋址方式少，使編譯程序容易選擇更有效的指令和尋址方式，并适當地調整指令順序，使得代碼執行更高效化。