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RISC体系结构(下)

已有 561 次阅读| 2015-11-24 17:44 |个人分类:嵌入式培训

RISC的优点

PatterrsonDitzel认为处理器的设计有3个基本优点:

基于RISC体系结构设计的处理器管芯面积小。处理器的简单使得需要的晶体管减少和实现的硅片面积减小,剩下更大面积可集成更多的功能部件,也使得RISC CPU为核心的单芯片SoC上实现一个应用系统的基本功能成为可能。

开发时间短,开发成本低。处理器组织、结构的简单会使设计人员减少、设计费用降低,同时会更好的适应投放市场时的实现工艺。

容易实现高性能。RISC体系结构的简单性、有效性很容易设计出低成本、高性能的处理器。

RISC技术的历史贡献

在计算机设计技术的发展变化中,20世纪60年代初引入的虚拟存储器、Cache和流水线技术是计算机技术发展的里程碑。20世纪70年代末80年代初发展起来的RISC思想是计算机发展历史上另一个划时代的里程碑,它大幅度的提高了计算机的性能价格比。目前RISC已在处理器设计中被普遍接受,RISC理念的发展极大地促进了计算机体系结构的发展,许多CISC处理器也采用了RISC设计思想。RISC体系结构对微处理器发展的主要贡献有:

流水线。流水线是在处理器中实现指令并操作的最简单方式,而且可使速度大为提高。RISC技术极大地简化了流水线的设计,使流水线技术更容易实现,以较低的成本实现了较高的性能。

高时钟频率和单周期执行。在20世纪80年代初,CISC微处理器并没有完全发挥半导体存储器的性能,测试标准的半导体存储器在随机存取时可工作于3MHz,在顺序存储时可工作于6MHz,而当时的CISC微处理器最多仅能以2MHz访问存储器。RISC处理器的结构简单,它可工作在较高的时钟频率,也能充分发挥已有的存储器性能。

正是因为以RISC体系结构设计的处理器足够简单和有效,而使它的VLSI实现可以具有这些特性。RISC体系结构的简单性,使设计者能够采用这些组织方面的技术。

RISC的缺点

RISC体系结构的处理器子啊实现性能中效果明显,设计成本又低,但RISC体系结构也存在以下缺点:

CISC相比,通常RISC的代码密度低。CISC中的一条指令在RISC中要用一段子程序来实现,所以RISC的子程序库比CISC的要大得多。

RISC不能执行x86代码

RISC给优化编译程序带来了困难。

优化编译器必须选择哪些变量放在通用寄存器中,哪些变量放在主存储器中,以便充分发挥通用寄存器的效率,减少访问主存储器的次数。为了调整指令的执行序列,优化编译器要做数据的控制指令的相关性分析,并与硬件配合来实现指令延迟技术和指令取消技术。

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