[经验]

ARM处理器设计RISC介绍（下）

kasdlak

2022-4-24 10:02:29

2265 ARM 处理器 RISC

RISC的优点

Patterrson和Ditzel认为处理器的设计有3个基本优点：

基于RISC体系结构设计的处理器管芯面积小。处理器的简单使得需要的晶体管减少和实现的硅片面积减小，剩下更大面积可集成更多的功能部件，也使得RISC CPU为核心的单芯片SoC上实现一个应用系统的基本功能成为可能。

开发时间短，开发成本低。处理器组织、结构的简单会使设计人员减少、设计费用降低，同时会更好的适应投放市场时的实现工艺。

容易实现高性能。RISC体系结构的简单性、有效性很容易设计出低成本、高性能的处理器。

RISC威廉希尔官方网站的历史贡献

在计算机英国威廉希尔公司网站的发展变化中，20世纪60年代初引入的虚拟存储器、Cache和流水线威廉希尔官方网站是计算机威廉希尔官方网站发展的里程碑。20世纪70年代末80年代初发展起来的RISC思想是计算机发展历史上另一个划时代的里程碑，它大幅度的提高了计算机的性能价格比。目前RISC已在处理器设计中被普遍接受，RISC理念的发展极大地促进了计算机体系结构的发展，许多CISC处理器也采用了RISC设计思想。RISC体系结构对微处理器发展的主要贡献有：

流水线。流水线是在处理器中实现指令并操作的最简单方式，而且可使速度大为提高。RISC威廉希尔官方网站极大地简化了流水线的设计，使流水线威廉希尔官方网站更容易实现，以较低的成本实现了较高的性能。

高时钟频率和单周期执行。在20世纪80年代初，CISC微处理器并没有完全发挥半导体存储器的性能，测试标准的半导体存储器在随机存取时可工作于3MHz，在顺序存储时可工作于6MHz，而当时的CISC微处理器最多仅能以2MHz访问存储器。RISC处理器的结构简单，它可工作在较高的时钟频率，也能充分发挥已有的存储器性能。

正是因为以RISC体系结构设计的处理器足够简单和有效，而使它的VLSI实现可以具有这些特性。RISC体系结构的简单性，使设计者能够采用这些组织方面的威廉希尔官方网站。

RISC的缺点

RISC体系结构的处理器子啊实现性能中效果明显，设计成本又低，但RISC体系结构也存在以下缺点：

与 CISC相比，通常RISC的代码密度低。CISC中的一条指令在RISC中要用一段子程序来实现，所以RISC的子程序库比CISC的要大得多。

RISC不能执行x86代码

RISC给优化编译程序带来了困难。

优化编译器必须选择哪些变量放在通用寄存器中，哪些变量放在主存储器中，以便充分发挥通用寄存器的效率，减少访问主存储器的次数。为了调整指令的执行序列，优化编译器要做数据的控制指令的相关性分析，并与硬件配合来实现指令延迟威廉希尔官方网站和指令取消威廉希尔官方网站。