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RISC CPU

 昵称50263183 2017-11-29

高档微机中所采用的一种带有精简指令集的CPU。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柏克利分校,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。

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