高档微机中所采用的一种带有精简指令集的CPU

中文名

精简指令集计算机

外文名

Reduced Instruction Set Computer

别名

RISC CPU

特点

指令系统小等

基本概述

它的特点是：指令系统 小，一个时钟周期内可以执行一条或者多条指令；采用标准长度指令；存储器访问只使用加载和存储两个指令等；采用硬布线逻辑控制为主。

RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机），是和CISC（Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）相对的一种CPU架构，它把较长的指令分拆成若干条长度相同的单一指令，可使CPU的工作变得单纯、速度更快，设计和开发也更简单。这项技术最先诞生于斯坦福大学和加州伯克利分校，1986年，HP公司首先应用RISC技术开发出PA-8000，主频为180MHz，MIPS公司也推出了自己的RISC处理器——R2000；次年，SUN和德州仪器合作开发的Sparc处理器问世。Sparc处理器凭借出色的性能，迅速占据了UNIX工作站的市场。

一时间，RISC旋风刮遍整个计算机行业，被认为是以后CPU的主流架构。SUN公司也就“得陇望蜀”，打算把Sparc处理器的市场扩大到PC领域。一方面，SUN把Sparc架构授权给包括德州仪器、富士通、东芝等多家半导体公司，扩大同盟；另一方面，SUN积极游说电脑厂商生产UNIX/Sparc（UNIX操作系统+Sparc处理器）电脑，希望重现IBM PC所创造过的辉煌。

和Sparc处理器相比，Intel的386处理器基于CISC技术，传统的X86指令不仅长度较长，且长短不一。究竟是采用全新的RISC架构，还是走兼容+改进的技术道路？Intel公司上下争论不一，最后决定兵分两路，两个开发队伍分别研制采用全新RISC架构的860处理器和X86架构改进型的80486处理器。1989年2月，860处理器上市，同年4月80486处理器正式发布。

虽然860处理器以全新架构赢得了一片喝彩，最终却因为缺乏广泛的应用软件和外围设备的支持面显得“曲高和寡”，市场接受程度很低。相反，486处理器在指令集上保持了一贯的兼容性，但在处理器内部的设计上大胆采用了RISC技术，能够在1个周期内执行1条指令。486处理器集成了120万个晶体管，首次突破了100万个晶体管的限制；它的起跳频率是25MHz，并内置缓存；486处理器采用了倍频技术，使得CPU的主频可不受外频的制约而大幅提升，486后期发布的80486 DX4-100采用4倍频，首次把CPU频率提高到100MHz。

860处理器在市场推广上面临的问题，同样让SUN在PC领域大干一场的雄心受挫。缺乏应用软件、系统厂商数目不够，这样的架构就很难得到广泛应用；而规模上不去，无论CPU还是整台电脑，价格都会居高不下，个人和家庭用户也很难接受它。到了1990年，MIPS公司和SGI、DEC、COMPAQ等公司组成了ACE（Advanced Computing Environment）联盟，也希望以自己的RISC芯片取代Intel的地位。然而这个ACE联盟还是无法解决上述问题，最终只能昙花一现，各奔东西，领头羊MIPS也被SGI公司于1992年收购。而在386时代领跑的COMPAQ公司，错误地把宝压在这个MIPS联盟上，结果反被DELL、Gateway等后起之秀抢了先机。

传统的 CISC（Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）结构有其固有的缺点，即随着计算机技术的发展而不断引入新的复杂的指令集，为支持这些新增的指令，计算机的体系结构会越来越复杂，然而，在CISC 指令集的各种指令中，其使用频率却相差悬殊，大约有20%的指令会被反复使用，占整个程序代码的80%。而余下的80%的指令却不经常使用，在程序设计中只占20%，显然，这种结构是不太合理的。

体系结构

基于以上的不合理性，1979 年美国加州大学伯克利分校提出了RISC（Reduced Instruction Set

Computer，精简指令集计算机）的概念，RISC 并非只是简单地去减少指令，而是把着眼点放在了如

何使计算机的结构更加简单合理地提高运算速度上。RISC 结构优先选取使用频最高的简单指令，避

免复杂指令；将指令长度固定，指令格式和寻地方式种类减少；以控制逻辑为主，不用或少用微码

控制等措施来达到上述目的。

到目前为止，RISC 体系结构也还没有严格的定义，一般认为，RISC 体系结构应具有如下特点：

－ 采用固定长度的指令格式，指令归整、简单、基本寻址方式有 2～3 种。

－ 使用单周期指令，便于流水线操作执行。

－ 大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载/ 存储指令可以访问存储器，

以提高指令的执行效率。

当然和 CISC 架构相比较，尽管RISC 架构有上述的优点，但决不能认为RISC 架构就可以取

代CISC 架构，事实上，RISC 和CISC 各有优势，而且界限并不那么明显。现代的CPU 往往采用

CISC 的外围，内部加入了RISC 的特性，如超长指令集CPU 就是融合了RISC 和CISC 的优势，成

为未来的CPU 发展方向之一。