RISC CPU

它的特點是：指令系統 小，一個時鐘周期內可以執行一條或者多條指令；採用標準長度指令；存儲器訪問只使用載入和存儲兩個指令等；採用硬布線邏輯控制為主。

RISC（Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計算機），是和CISC（Complex Instruction Set Computer，複雜指令集計算機）相對的一種CPU架構，它把較長的指令分拆成若干條長度相同的單一指令，可使CPU的工作變得單純、速度更快，設計和開發也更簡單。這項技術最先誕生於斯坦福大學和加州伯克利分校，1986年，HP公司首先應用RISC技術開發出PA-8000，主頻為180MHz，MIPS公司也推出了自己的RISC處理器——R2000；次年，SUN和德州儀器合作開發的Sparc處理器問世。Sparc處理器憑藉出色的性能，迅速佔據了UNIX工作站的市場。

一時間，RISC旋風刮遍整個計算機行業，被認為是以後CPU的主流架構。SUN公司也就“得隴望蜀”，打算把Sparc處理器的市場擴大到PC領域。一方面，SUN把Sparc架構授權給包括德州儀器、富士通、東芝等多家半導體公司，擴大同盟；另一方面，SUN積極遊說電腦廠商生產UNIX/Sparc（UNIX操作系統+Sparc處理器）電腦，希望重現IBM PC所創造過的輝煌。

和Sparc處理器相比，Intel的386處理器基於CISC技術，傳統的X86指令不僅長度較長，且長短不一。究竟是採用全新的RISC架構，還是走兼容+改進的技術道路？Intel公司上下爭論不一，最後決定兵分兩路，兩個開發隊伍分別研製採用全新RISC架構的860處理器和X86架構改進型的80486處理器。1989年2月，860處理器上市，同年4月80486處理器正式發布。

雖然860處理器以全新架構贏得了一片喝彩，最終卻因為缺乏廣泛的應用軟體和外圍設備的支持面顯得“曲高和寡”，市場接受程度很低。相反，486處理器在指令集上保持了一貫的兼容性，但在處理器內部的設計上大膽採用了RISC技術，能夠在1個周期內執行1條指令。486處理器集成了120萬個晶體管，首次突破了100萬個晶體管的限制；它的起跳頻率是25MHz，並內置緩存；486處理器採用了倍頻技術，使得CPU的主頻可不受外頻的制約而大幅提升，486後期發布的80486 DX4-100採用4倍頻，首次把CPU頻率提高到100MHz。

860處理器在市場推廣上面臨的問題，同樣讓SUN在PC領域大幹一場的雄心受挫。缺乏應用軟體、系統廠商數目不夠，這樣的架構就很難得到廣泛應用；而規模上不去，無論CPU還是整台電腦，價格都會居高不下，個人和家庭用戶也很難接受它。到了1990年，MIPS公司和SGI、DEC、COMPAQ等公司組成了ACE（Advanced Computing Environment）聯盟，也希望以自己的RISC晶元取代Intel的地位。然而這個ACE聯盟還是無法解決上述問題，最終只能曇花一現，各奔東西，領頭羊MIPS也被SGI公司於1992年收購。而在386時代領跑的COMPAQ公司，錯誤地把寶壓在這個MIPS聯盟上，結果反被DELL、Gateway等後起之秀搶了先機。

傳統的 CISC（Complex Instruction Set Computer，複雜指令集計算機）結構有其固有的缺點，即隨著計算機技術的發展而不斷引入新的複雜的指令集，為支持這些新增的指令，計算機的體系結構會越來越複雜，然而，在CISC 指令集的各種指令中，其使用頻率卻相差懸殊，大約有20%的指令會被反覆使用，占整個程序代碼的80%。而餘下的80%的指令卻不經常使用，在程序設計中只佔20%，顯然，這種結構是不太合理的。

基於以上的不合理性，1979 年美國加州大學伯克利分校提出了RISC（Reduced Instruction Set

Computer，精簡指令集計算機）的概念，RISC 並非只是簡單地去減少指令，而是把著眼點放在了如

何使計算機的結構更加簡單合理地提高運算速度上。RISC 結構優先選取使用頻最高的簡單指令，避

免複雜指令；將指令長度固定，指令格式和尋地方式種類減少；以控制邏輯為主，不用或少用微碼

控制等措施來達到上述目的。

到目前為止，RISC 體系結構也還沒有嚴格的定義，一般認為，RISC 體系結構應具有如下特點：

－ 採用固定長度的指令格式，指令歸整、簡單、基本定址方式有 2～3 種。

－ 使用單周期指令，便於流水線操作執行。

－ 大量使用寄存器，數據處理指令只對寄存器進行操作，只有載入/ 存儲指令可以訪問存儲器，

以提高指令的執行效率。

當然和 CISC 架構相比較，儘管RISC 架構有上述的優點，但決不能認為RISC 架構就可以取

代CISC 架構，事實上，RISC 和CISC 各有優勢，而且界限並不那麼明顯。現代的CPU 往往採用

CISC 的外圍，內部加入了RISC 的特性，如超長指令集CPU 就是融合了RISC 和CISC 的優勢，成

為未來的CPU 發展方向之一。