RISC结构及优缺点

中央处理单元架构具有从“指令集架构”到其设计工作的能力。CPU的架构设计是RISC（精简指令集计算）和CISC（复杂指令集计算）。CISC能够在一个指令集中执行寻址模式或多步操作。这是CPU的设计，其中一条指令执行许多底层操作。例如，内存存储、算术运算和从内存加载。

RISC是一种CPU设计策略，其基于这样的解释：简化指令集与微处理器架构结合后可提供更高的性能，该微处理器架构能够通过每条指令使用一些微处理器周期来执行指令。

本文中，单片机开发工程师主要介绍了RISC结构，及其优点和缺点。

一、什么是RISC架构？

RISC（精简指令集计算机）由于其能效高而用于便携式设备。例如，Apple iPod和Nintendo

DS。RISC是一种使用高度优化的指令集的微处理器架构。RISC则相反，以每个程序的指令数为代价减少了每个指令的周期。流水线化是RISC的独特功能之一。它通过以流水线方式重叠执行多个指令来执行。与CISC相比，它具有高性能优势。

RISC处理器采用简单的指令，并在一个时钟周期内执行。

二、RISC架构的特点

1.RISC架构中使用了简单指令。

2.RISC帮助并支持一些简单数据类型并综合复杂数据类型。

3.RISC利用简单的寻址模式和固定长度的指令进行流水线处理。

4.RISC允许任何寄存器在任何上下文中使用。

5.单周期执行时间。

6.通过分开“LOAD”和“STORE”指令，可以减少计算机可以执行的工作量。

7.RISC包含大量寄存器，以防止与内存进行各种交互。

8.在RISC中，流水线操作很容易，因为所有指令的执行将在统一的时间间隔（即单击一次）中完成。

9.在RISC中，需要更多RAM来存储程序集级指令。

10.精简指令减少了RISC中的晶体管数量。

11.RISC使用哈佛内存模型意味着它是哈佛架构。

12.编译器用于执行转换操作，将高级语言语句转换成其形式的代码。

三、RISC架构的优势

1.RISC（精简指令集计算）架构具有一组指令，因此高级语言编译器可以生成更有效的代码。

2.由于其简单性，它允许自由使用微处理器上的空间。

3.许多RISC处理器使用寄存器来传递参数和保存局部变量。

4.RISC函数仅使用几个参数，而RISC处理器无法使用调用指令，因此，使用易于流水线化的固定长度指令。

5.操作速度可以最大化，执行时间可以最小化。

6.所需的指令格式数量很少，所需的指令数量和寻址方式也很少。

四、RISC架构的缺点

1.通常，RISC处理器的性能取决于程序员或编译器，因为在将CISC代码更改为RISC代码时，编译器的知识起着至关重要的作用。

2.在将CISC代码重新排列为RISC代码（称为代码扩展）时，将会增加大小。并且，此代码扩展的质量将再次取决于编译器以及机器的指令集。

3.RISC处理器的一级缓存也是RISC的缺点，其中这些处理器在芯片本身上具有大容量的内存缓存。为了提供指令，它们需要非常快速的存储系统。