复杂指令集发展背景

Question

如题所述

Answer 1

早期的计算机CISC（复杂指令集）设计初衷是为了应对早期计算机部件高昂的成本和低主频带来的运算速度问题。为了提高处理效率，人们增加了复杂的指令，构成了CISC体系。为了在有限的指令长度中实现更多功能，操作码扩展技术被引入，同时通过寻址方式如基址寻址和相对寻址，减少了地址码，为操作码腾出空间。Intel的X86系列，如8086到Pentium，每一代都新增指令，但为了兼容旧平台软件，必须保留旧指令集，这使得指令解码系统复杂化。

CISC的优势在于，它可以减少编译代码中的指令数量，优化内存访问，简化编译器结构。例如，它在处理器指令集中包含类似编程语言的复杂指令，减少了语言和机器语言的差异，简化了编译过程。CISC实现复杂指令集的方式是通过微程序控制，包含微程序存储器、微程序计数器和地址选择逻辑。每个控制字在微程序存储器中代表一个指令周期的数据通路控制信号，用于数据在寄存器间传输。

然而，CISC的复杂性体现在控制字数量和时钟周期的多样性，这使得指令流水操作难以实现。微程序存储器的慢速也限制了处理器的性能。因此，对于追求高效执行的处理器，CISC架构并不完全适合，因为它缺乏指令流水线和短时钟周期这样的特性，这通常被认为是快速程序执行的关键要素。