RISC技術

如果你是電腦初學愛好者，並想從事電腦的開發、學習，那你應認真讀一讀，因為它是計算機技術中一個相當重要的環節。

首先，要了解RISC技術就該從計算機的指令談起，我們都知道計算機的工作就是取指令、執行指令，一條指令一般給出的是操作碼和地址碼，這是基本的結構，然而指令又涉及以下幾個問題。首先指令字長有多少位，是定字長還是變字長；其次，操作碼結構需幾位，位數是定量還是浮動量；再次，地址的結構和定址方式如何。這種種因素使計算機指令產生了“簡單指令”和“複雜指令”之分。70年代以前的計算機均用傳統的CISC指令結構，即完全採用複雜指令來支持高級語言、應用程序和操作系統。這種PC不但成本高且效率較低，速度受限，後來人們發現機器執行的指令中85%左右的都是簡單指令，複雜指令甚少，因此開始研製精簡指令系統計算機(RISC)。自從Intel的Pentium問世以來(92年末)，RISC技術更是得到了廣泛的應用，並開始滲透到小、中、大型機領域，可謂發展前景一片光明。

下面具體談談RISC技術。CPU執行運算速度受三個因素的影響:

(1)程序中指令數I；

(2)每條指令執行所用周期數CPI；

(3)周期時間T。

這三者又有：程序執行時間=I*CPI*T，因此，從這個等式可看出減小其中任一個都可提高CPU的速度，因此RISC技術就從這三方面下手，對I、CPI、T進行優化改良，其措施如下：

1、採用多級指令流水線結構

採用流水線技術可使每一時刻都有多條指令重疊執行，以減小CPI的值，使CPU不浪費空周期。實例：Pentium Ⅱ/Pro/Celeron可同時發出執行十條指令，AMD－K6/K6－2可同時發出六條指令。

2、選取機器中使用頻率最高的簡單指令及部分複雜指令

這樣可減小時鐘周期數量，提高CPU速度，其實質是減小CPI下的值實現。實例：選取運算指令、載入、存儲指令和轉移指令作主指令集。

3、採用載入(Load)、存儲(Store)結構

只允許Load和Store指令執行存儲器操作，其餘指令均對寄存器操作。實例：Amd－K6/K6－2、PⅡ/Celeron/Pro均支持對寄存器的直接操作和重新命名，並大大增加通用寄存器的數量。

4、延遲載入指令和轉移指令

由於數據從存儲器到寄存器存在二者速度差、轉移指令要進行入口地址的計算，這使CPU執行速度大大受限，因此，RISC技術為保證流水線高速運行，在它們之間允許加一條不相關的可立即執行的指令，以提高速度。實例：主要體現於預測執行、非順序執行和數據傳輸等方面，除Intel P54/55C不支持，像K6－2、PⅡ均支持。

5、採用高速緩存(cache)結構

為保證指令不間斷地傳送給CPU運算器，CPU設置了一定大小的Cache以擴展存儲器的帶寬，滿足CPU頻繁取指需求，一般有兩個獨立Cache，分別存放“指令+數據”。實例：PⅡ/Celeron:16K+16K，AMD－K6/K6－2為32K+32K，Cyrix MⅡ:64K(實也為2個32K Cache，此作共享Cache)，PⅡ還加了L2 Cache，更是大幅提高了CPU速度。

以上簡談了RISC的精髓，望對計算機愛好者有所幫助，希望你能在通向計算機寶庫的大道上邁進一步