逃离x86架构-----CPU体系结构CISC与RISC之争

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CPU架构讲解 X86、ARM、RISC、MIPS

CPU架构讲解 X86、ARM、RISC、MIPS

CPU架构讲解X86、ARM、RISC、MIPS一、当前CPU的主流架构:1.X86架构采用CISC指令集(复杂指令集计算机),程序的各条指令是按顺序串行执行的,每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。

2.ARM架构是一个32位的精简指令集(RISC)架构。

3.RISC-V架构是基于精简指令集计算(RISC)原理建立的开放指令集架构。

4.MIPS架构是一种采取精简指令集(RISC)的处理器架构,可支持高级语言的优化执行。

CPU架构是CPU厂商给属于同一系列的CPU产品定的一个规范,是区分不同类型CPU的重要标示。

二、目前市面上的CPU分类主要分有两大阵营:1.intel、AMD为首的复杂指令集CPU;2.IBM、ARM为首的精简指令集CPU。

两个不同品牌的CPU,其产品的架构也不相同,例如,Intel、AMD的CPU是X86架构的,而IBM的CPU是PowerPC架构,ARM是ARM架构。

三、四大主流CPU架构详解(X86、ARM、RISC、MIPS)1.X86架构X86是微处理器执行的计算机语言指令集,指一个Intel通用计算机系列的标准编号缩写,也标识一套通用的计算机指令集合。

1978年6月8日,Intel 发布了新款16位微处理器8086,也同时开创了一个新时代:X86架构诞生了。

X86指令集是Intel为其第一块16位CPU(i8086)专门开发的,IBM 1981年推出的世界第一台PC机中的CPU–i8088(i8086简化版)使用的也是X86指令。

采用CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机)架构。

与采用RISC不同的是,在CISC处理器中,程序的各条指令是按顺序串行执行的,每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。

顺序执行的优点是控制简单,但计算机各部分的利用率不高,执行速度慢。

随着CPU技术的不断发展,Intel陆续研制出更新型的i80386、i80486直到今天的Pentium 4系列,但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源,所以Intel所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集。

x86和MIPS体系结构的比较

x86和MIPS体系结构的比较

x86与MIPS体系结构的比较计算机科学与技术杜立明 200926100406一、x86x86或80x86是英特尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。

x86架构于1978年推出的Intel 8086中央处理器中首度出现,它是从Intel 8008处理器中发展而来的,而8008则是发展自Intel 4004的。

8086在三年后为IBM PC所选用,之后x86便成为了个人计算机的标准平台,成为了历来最成功的CPU架构。

x86架构是重要的可变指令长度的CISC(复杂指令集计算机,Complex Instruction Set Computer)。

字组(word, 4字节)长度的存储器访问允许不对齐存储器地址,字组是以低位字节在前的顺序储存在存储器中。

x86架构在设计过程中着重考虑了向前兼容性,保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源。

但在较新的微架构中,x86处理器会把x86指令转换为更像RISC的微指令再予执行,从而获得可与RISC比拟的超标量性能,而仍然保持向前兼容。

x86架构的处理器一共有四种执行模式,分别是真实模式,保护模式,系统管理模式以及虚拟V86模式。

80x86指令系统,指令按功能可分为以下七个部分:(1) 数据传送指令。

(2) 算术运算指令。

(3) 逻辑运算指令。

(4) 串操作指令。

(5) 控制转移指令。

(6) 处理器控制指令。

(7) 保护方式指令。

在此基础上,又发展加入了一些专用的扩展指令集:(1)MMX,增加57条特地为视频信号(Video Signal),音频信号(Audio Signal)以及图像处理(Graphical Manipulation)而设计指令(2)3D NOW!,1997年由AMD推出,增加21条指令,针对MMX指令集没有加强浮点处理能力的弱点,重点提高了CPU对3D图形的处理能力。

(3)EES,SSE兼容MMX指令,它可以通过SIMD(单指令多数据技术)和单时钟周期并行处理多个浮点来有效地提高浮点运算速度。

[Linux]CPU架构指令集:RISCCISCarmamdX86i386aarch64

[Linux]CPU架构指令集:RISCCISCarmamdX86i386aarch64

[Linux]CPU架构指令集:RISCCISCarmamdX86i386aarch641 前⾔本⽂是解决在软件开发、软件交付过程中,常常需要找寻与服务器硬件的CPU架构适配的软件包时,开发者和交付者⼜时常摸不着头脑、【迷迷糊糊】地就下载了某个所谓“适配”、“兼容”的各种软件包。

那么,我们真的get到了背后的关系(CPU指令集、CPU架构、CPU处理器/芯⽚、Soc(芯⽚上的系统)、x86_64架构、arm架构等等),这⼀层⾯了吗?正本清源,⽅能以更⾼de效率去理解、学习基于此的上层知识模块,降低开发风险、提⾼⼯作效率。

扯远啦~ 赶紧⼀把回来!那么,先从CPU架构所涉及的相关概念说起~2 基本概念2.0 CPU := 中央处理器Central Processing Unit,中央处理器。

CPU是计算机系统的核⼼和⼤脑,主要由控制器、运算器、存储器和连接总线构成。

其中,控制器和运算器组成CPU的内核,【内核】从存储器中提取数据,根据控制器中的指令集将数据解码,通过运算器中的微架构(电路)进⾏运算得到结果,以某种格式将执⾏结果写⼊存储器。

因此,内核的基础就是【指令集(指令集架构)】和【微架构】。

延申1:指令集(架构)指令集是所有指令的集合,它规定了CPU可执⾏的所有操作微架构是完成这些指令操作的电路设计。

相同的指令集可以有不同的微架构,如Intel 和AMD都是基于X86指令集但微架构不同。

指令集架构( Instruction Set Architecture ),⼜称指令集或指令集体系,是计算机体系结构中与程序设计有关的部分,包含了基本数据类型,指令集,寄存器,寻址模式,存储体系,中断,异常处理以及外部 I/O 。

指令集架构包含⼀系列的 opcode 即操作码(机器语⾔),以及由特定处理器执⾏的基本命令。

简单地来说,指令集⼀般被整合在操作系统内核最底层的硬件抽象层中,属于计算机中硬件与软件的接⼝,它向操作系统定义了CPU的基本功能。

cisc(复杂指令集)与risc(精简指令集)的区别

cisc(复杂指令集)与risc(精简指令集)的区别

CISC(复杂指令集)与RISC(精简指令集)的区别复杂指令集计算机(CISC)长期来,计算机性能的提高往往是通过增加硬件的复杂性来获得.随着集成电路技术.特别是VLSI(超大规模集成电路)技术的迅速发展,为了软件编程方便和提高程序的运行速度,硬件工程师采用的办法是不断增加可实现复杂功能的指令和多种灵活的编址方式.甚至某些指令可支持高级语言语句归类后的复杂操作.至使硬件越来越复杂,造价也相应提高.为实现复杂操作,微处理器除向程序员提供类似各种寄存器和机器指令功能外.还通过存于只读存贮器(ROM)中的微程序来实现其极强的功能,傲处理在分析每一条指令之后执行一系列初级指令运算来完成所需的功能,这种设计的型式被称为复杂指令集计算机(Complex Instruction Set Computer-CISC)结构.一般CISC计算机所含的指令数目至少300条以上,有的甚至超过500条.精简指令集计算机(RISC)采用复杂指令系统的计算机有着较强的处理高级语言的能力.这对提高计算机的性能是有益的.当计算机的设计沿着这条道路发展时.有些人没有随波逐流.他们回过头去看一看过去走过的道路,开始怀疑这种传统的做法:IBM公司没在纽约Yorktown的JhomasI.Wason 研究中心于1975年组织力量研究指令系统的合理性问题.因为当时已感到,日趋庞杂的指令系统不但不易实现.而且还可能降低系统性能.1979年以帕特逊教授为首的一批科学家也开始在美国加册大学伯克莱分校开展这一研究.结果表明,CISC存在许多缺点.首先.在这种计算机中.各种指令的使用率相差悬殊:一个典型程序的运算过程所使用的80%指令.只占一个处理器指令系统的20%.事实上最频繁使用的指令是取、存和加这些最简单的指令.这样-来,长期致力于复杂指令系统的设计,实际上是在设计一种难得在实践中用得上的指令系统的处理器.同时.复杂的指令系统必然带来结构的复杂性.这不但增加了设计的时间与成本还容易造成设计失误.此外.尽管VLSI技术现在已达到很高的水平,但也很难把CISC的全部硬件做在一个芯片上,这也妨碍单片计算机的发展.在CISC中,许多复杂指令需要极复杂的操作,这类指令多数是某种高级语言的直接翻版,因而通用性差.由于采用二级的微码执行方式,它也降低那些被频繁调用的简单指令系统的运行速度.因而.针对CISC的这些弊病.帕特逊等人提出了精简指令的设想即指令系统应当只包含那些使用频率很高的少量指令.并提供一些必要的指令以支持操作系统和高级语言.按照这个原则发展而成的计算机被称为精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer-RISC)结构.简称RISC.CISC与RISC的区别我们经常谈论有关"PC"与"Macintosh"的话题,但是又有多少人知道以Intel公司X86为核心的PC系列正是基于CISC体系结构,而 Apple公司的Macintosh则是基于RISC体系结构,CISC与RISC到底有何区别?从硬件角度来看CISC处理的是不等长指令集,它必须对不等长指令进行分割,因此在执行单一指令的时候需要进行较多的处理工作。

简述risc和cisc的区别

简述risc和cisc的区别

简述risc和cisc的区别在计算机技术的许多变革中,复杂指令集计算机(CISC)过渡到精简指令集计算机(RISC)体系结构的转变是很重要的一个方面。

正是RISC的出现发展大大推动了嵌入式系统性能的提高和功能的完善。

什么是CISC和RISC ?CISC的英文全称为Complex InstrucTIon Set Computer,即复杂指令系统计算机,从计算机诞生以来,人们一直沿用CISC指令集方式。

早期的桌面软件是按CISC设计的,并一直沿续到现在。

目前,桌面计算机流行的x86体系结构即使用CISC。

微处理器(CPU)厂商一直在走CISC的发展道路,包括Intel、AMD,还有其他一些现在已经更名的厂商,如TI(德州仪器)、IBM以及VIA(威盛)等。

在CISC微处理器中,程序的各条指令是按顺序串行执行的,每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。

顺序执行的优点是控制简单,但计算机各部分的利用率不高,执行速度慢。

CISC架构的服务器主要以IA-32架构(Intel Architecture,英特尔架构)为主,而且多数为中低档服务器所采用。

RISC的英文全称为Reduced InstrucTIon Set Computer,即精简指令集计算机,是一种执行较少类型计算机指令的微处理器,起源于80年代的MIPS主机(即RISC机),RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。

这样一来,它能够以更快的速度执行操作(每秒执行更多百万条指令,即MIPS)。

因为计算机执行每个指令类型都需要额外的晶体管和电路元件,计算机指令集越大就会使微处理器更复杂,执行操作也会更慢。

特点区别各方面如下:1、指令系统CISC计算机的指令系统比较丰富,有专用指令来完成特定的功能。

因此,处理特殊任务效率较高。

RISC设计者把主要精力放在那些经常使用的指令上,尽量使它们具有简单高效的特色。

对不常。

处理器知识-RISC和CISC架构分析对比

处理器知识-RISC和CISC架构分析对比

处理器知识: RISC和CISC架构分析对比CISC(复杂指令集计算机)和RISC(精简指令集计算机)是当前CPU的两种架构。

它们的区别在于不同的CPU设计理念和方法。

早期的CPU全部是CISC架构,它的设计目的是 CISC 要用最少的机器语言指令来完成所需的计算任务。

RISC和CISC是设计制造微处理器的两种典型技术,虽然它们都是试图在体系结构、操作运行、软件硬件、编译时间和运行时间等诸多因素中做出某种平衡,以求达到高效的目的,但采用的方法不同,因此,在很多方面差异很大。

x86架构采用CISC,而ARM采用RISC。

ARM成立于1991年,是一家出售IP(技术知识产权)的公司,所谓的技术知识产权,就有点像是卖房屋的结构设计图,至于要怎修改,哪边开窗户,以及要怎加盖其它的花园,就看买了设计图的厂商自己决定。

而ARM的架构是采用RISC架构,如同它的名称一样,Advanced RISC Machines,RISC 架构在当初的PC架构争霸战虽然败给Intel所主导的x86处理器架构,却默默在另外的领域成长壮大;小从硬盘转速控制、电信基地台的计算、汽车喷射引擎的控制、音响系统、相机引擎,大到电动机具的控制等等,都能够看见采用ARM授权架构处理器的身影。

而有了设计图,当然还要有把设计图实现的厂商,而这些就是ARM架构的授权客户群。

包括:高通、华为、联发科、TI、Freescale等。

X86是英特尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称,包括Intel8086、80186、80286、80386以及80486以86结尾系列,英特尔统治整个CPU产业链长达数十年。

但是,Intel以增加处理器本身复杂度作为代价,去换取更高的性能,但集成的指令集数量越来越多,给硬件带来的负荷也就越来越大,无形中增加了功耗和设计难度。

ARM(Advanced RISC Machines)公司是苹果、Acorn、VLSI、Technology等公司的合资企业。

揭秘指令集:CISC、RISC与RISC-V的区别及应用

揭秘指令集:CISC、RISC与RISC-V的区别及应用
实现高性能。 3. 龙芯处理器已在多个领域得到应用,但生态可能是其发展的制约因素。 4. 龙芯处理器仍在不断优化和升级,提高性能和兼容性。 5. 龙芯处理器支持Linux操作系统和多种编程语言,如C、C++、Java、.NET
、Go等,并提供丰富的开发工具和库。
总结和展望
1. 本文介绍了计算机指令集的发展历程,从CISC到RISC,再到RISC-V等。 2. 深入分析了它们的优缺点及应用场景。 3. 探讨了如何将这些知识应用于实际芯片设计和开发中。 4. 为我国芯片产业的发展提供借鉴。 5. 文章最后展望了未来,期待计算机指令集技术在性能、效率和创新方面取得
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RISC-V
RISC-V
1. RISC-V是开源的RISC,被誉为CPU界的Linux。 2. 得益于开源特性,RISC-V在全球范围内得到广泛应用。 3. RISC-V有望在未来成为主流的处理器架构。
RISC-V简介
1. RISC-V是开源的RISC架构 2. RISC-V被认为是CPU界的Linux 3. RISC-V的技术特点包括开放和自由、简单和高效、可扩展性 4. RISC-V正在全球范围内得到广泛应用 5. 许多知名科技公司如Google、阿里巴巴、华为等都在积极推动RISC-V的发
更大的突破。
感谢

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龙芯
龙芯:我国自主研发的通用处理器
龙芯是我国自主研发的通用处理器品牌,最初由中科院计算所设计。其早期处理器采用MIPS指令 集,但后来因版权问题改用自主设计的龙芯指令集。如今很多信创项目都在使用龙芯处理器。
龙芯处理器的发展历程与特点
1. 龙芯处理器是我国自主研发的通用处理器品牌,最初由中科院计算所设计。 2. 龙芯处理器采用自主LoongISA指Leabharlann 系统,兼容MIPS指令,通过超标量技术

4大主流CPU处理器技术架构分析

4大主流CPU处理器技术架构分析

4大主流CPU处理器技术架构分析1.x86架构:x86架构是由英特尔和AMD共同推出的一种处理器架构。

它是32位和64位处理器的主流架构,广泛用于个人电脑和服务器。

x86架构采用复杂指令集计算机(CISC)的设计思想,通过提供大量的指令集,能够直接执行复杂的操作,从而提高性能。

不过,由于复杂的指令集和多级流水线设计,x86架构的处理器功耗较高,且难以优化。

2.ARM架构:ARM架构是一种低功耗架构,广泛用于移动设备和嵌入式系统。

它采用精简指令集计算机(RISC)的设计思想,通过简化指令集和流水线设计,减少了功耗和芯片面积。

ARM架构具有高效能和低功耗的优势,在移动设备上取得了巨大成功。

它还采用了模块化的设计,可以根据需求选择不同的组件来构建处理器。

3. Power架构:Power架构由IBM开发,广泛应用于大型服务器和超级计算机。

Power架构采用RISC设计思想,通过减少指令数量和复杂度,提高了性能和效率。

Power架构也支持多线程和多处理器技术,可以实现高度的并行计算。

Power架构的处理器主要被用于高性能计算场景,如大数据分析、科学计算等。

4.RISC-V架构:RISC-V架构是一个开源的指令集架构,于2024年由加州大学伯克利分校开发。

RISC-V架构采用RISC设计思想,通过精简指令集和模块化设计,提供了灵活性和可扩展性。

RISC-V架构的指令集规范是公开的,可以任意修改和扩展,使得硬件开发者可以根据需求进行定制。

RISC-V架构对于嵌入式系统和物联网设备具有较大的潜力,也得到了学术界和开源社区的广泛支持。

这四种主流的CPU处理器技术架构各有优势和应用场景,选择合适的架构需要根据具体需求和应用来决定。

无论是个人电脑、服务器还是移动设备,处理器架构的选择都直接影响着性能、功耗和功能扩展性。

随着技术的不断发展,未来的处理器架构可能会进行更多的创新和突破,满足日益增长的计算需求。

电脑中央处理器的架构与性能比较

电脑中央处理器的架构与性能比较

电脑中央处理器的架构与性能比较随着计算机技术的飞速发展,电脑中央处理器(CPU)作为计算机的核心组件之一,扮演着重要的角色。

不同架构的CPU具有不同的性能优势和特点。

本文将探讨几种常见的CPU架构,并对它们的性能进行比较。

一、x86架构x86架构是当前主流桌面和笔记本电脑CPU的主要架构之一。

这种架构由英特尔和AMD等公司研发,被广泛应用于个人电脑的处理器上。

x86架构的CPU采用复杂指令集(CISC)设计,可以执行复杂而功能强大的指令。

这种设计特点使得x86架构的CPU在应对复杂计算和多任务处理时表现出色。

同时,由于x86架构的广泛应用,针对这种架构开发的软件和应用生态系统也非常丰富,使得x86架构的CPU在应用兼容性和软件支持方面具有明显的优势。

然而,由于x86架构历史悠久,设计上存在一些问题,比如指令冗余和复杂性,导致功耗和性能方面的一些限制。

此外,x86架构在移动设备和嵌入式系统等领域的应用相对较少,主要集中在个人电脑领域。

二、ARM架构ARM架构是一种精简指令集(RISC)架构,最初是为移动设备和嵌入式系统设计的。

如今,ARM架构的CPU在智能手机、平板电脑、物联网设备等领域得到广泛应用。

ARM架构的CPU采用精简指令集设计,指令集较为简单,执行效率高,功耗低。

这使得ARM架构的CPU在移动设备上具有出色的性能和电池续航能力。

同时,由于ARM架构设计上的优势,ARM芯片在单核和多核处理器的设计上也更具灵活性。

然而,由于ARM架构的历史相对较短,软件生态系统相对不够成熟。

尽管ARM架构的CPU在处理器核心数量上具有一定的优势,但在单核性能上可能不及x86架构的CPU。

此外,由于ARM架构的广泛应用领域,对特定应用的优化程度可能不同,也导致了某些特定领域的性能不足。

三、RISC-V架构RISC-V架构是一种开放指令集(RISC)架构,近年来逐渐崭露头角。

由于其开放性和免费许可证,RISC-V架构的CPU正在吸引越来越多的关注和应用。

RISC和CISC的比较

RISC和CISC的比较

RISC和CISC的比较RISC的设计重点在于降低由硬件执行指令的复杂度,因为软件比硬件容易提供更大的灵活性和更高的智能,因此RISC设计对编译器有更高的要求;CISC的设计则更侧重于硬件执行指令的功能,使CISC的指令变得很复杂。

总之RISC对编译器的要求高,CISC强调硬件的复杂性,CPU的实现更复杂。

RISC设计思想准则:1.指令集----RISC处理器减少指令集的种类,通常一个周期一条指令,也就是说指令的周期是固定的,编译器或程序员通过几条指令完成一个复杂的操作;CISC的指令长度通常不固定。

2.流水线----流水线的本质就是CPU并行运行,只是并行运行不像FPGA中的那么直接,它只是把一条指令分成几个更小的执行单元;CISC指令的执行需要调用一个微程序,明显没有RISC的指令吞吐量大。

3.寄存器----RISC的寄存器拥有更多的通用寄存器,寄存器操作较多,例如ARM具有27个寄存器,CISC的寄存器都是用于特定目的的。

4.Load-store结构----处理器只处理寄存器中的数据,这是因为访问存储器很耗时,同时对外部存储器的读写会影响其寿命;CISC能够在存储器中直接运行5.寻址方式简化,不像CISC那样的复杂众多的寻址方式是一种技术的名字。

而ARM体系结构目前被公认为是业界领先的32 位嵌入式RISC 微处理器结构。

所有ARM处理器共享这一体系结构。

因此我们可以从其所属体系比较入手,来进行X86指令集与ARM指令集的比较。

一、复杂指令集电脑CISC(Complex Instruction Set Computer)CISC是一种为了便于编程和提高记忆体访问效率的晶片设计体系。

早期的电脑使用组合语言编程,由于记忆体速度慢且价格昂贵,使得CISC体系得到了用武之地。

在20世纪90年代中期之前,大多数的微处理器都采用CISC体系──包括Intel的80x86和Motorola的68K 系列等。

RISC和CISC的比较

RISC和CISC的比较

RISC和CISC的比较RISC的设计重点在于降低由硬件执行指令的复杂度,因为软件比硬件容易提供更大的灵活性和更高的智能,因此RISC设计对编译器有更高的要求;CISC的设计则更侧重于硬件执行指令的功能,使CISC的指令变得很复杂。

总之RISC对编译器的要求高,CISC强调硬件的复杂性,CPU的实现更复杂。

RISC设计思想准则:1.指令集----RISC处理器减少指令集的种类,通常一个周期一条指令,也就是说指令的周期是固定的,编译器或程序员通过几条指令完成一个复杂的操作;CISC的指令长度通常不固定。

2.流水线----流水线的本质就是CPU并行运行,只是并行运行不像FPGA中的那么直接,它只是把一条指令分成几个更小的执行单元;CISC指令的执行需要调用一个微程序,明显没有RISC的指令吞吐量大。

3.寄存器----RISC的寄存器拥有更多的通用寄存器,寄存器操作较多,例如ARM具有27个寄存器,CISC的寄存器都是用于特定目的的。

4.Load-store结构----处理器只处理寄存器中的数据,这是因为访问存储器很耗时,同时对外部存储器的读写会影响其寿命;CISC能够在存储器中直接运行5.寻址方式简化,不像CISC那样的复杂众多的寻址方式是一种技术的名字。

而ARM体系结构目前被公认为是业界领先的32 位嵌入式RISC 微处理器结构。

所有ARM处理器共享这一体系结构。

因此我们可以从其所属体系比较入手,来进行X86指令集与ARM指令集的比较。

一、复杂指令集电脑CISC(Complex Instruction Set Computer)CISC是一种为了便于编程和提高记忆体访问效率的晶片设计体系。

早期的电脑使用组合语言编程,由于记忆体速度慢且价格昂贵,使得CISC体系得到了用武之地。

在20世纪90年代中期之前,大多数的微处理器都采用CISC体系──包括Intel的80x86和Motorola的68K系列等。

CISC(复杂指令集)与RISC(精简指令集)的区别

CISC(复杂指令集)与RISC(精简指令集)的区别

CISC(复杂指令集‎)与RISC‎(精简指令集‎)的区别复杂指令集‎计算机(CISC)长期来,计算机性能‎的提高往往‎是通过增加‎硬件的复杂‎性来获得.随着集成电‎路技术.特别是VL‎S I(超大规模集‎成电路)技术的迅速‎发展,为了软件编‎程方便和提‎高程序的运‎行速度,硬件工程师‎采用的办法‎是不断增加‎可实现复杂‎功能的指令‎和多种灵活‎的编址方式‎.甚至某些指‎令可支持高‎级语言语句‎归类后的复‎杂操作.至使硬件越‎来越复杂,造价也相应‎提高.为实现复杂‎操作,微处理器除‎向程序员提‎供类似各种‎寄存器和机‎器指令功能‎外.还通过存于‎只读存贮器‎(R OM)中的微程序‎来实现其极‎强的功能,傲处理在分‎析每一条指‎令之后执行‎一系列初级‎指令运算来‎完成所需的‎功能,这种设计的‎型式被称为‎复杂指令集‎计算机(Compl‎e x Instr‎u ctio‎n Set Compu‎t er-CISC)结构.一般CIS‎C计算机所‎含的指令数‎目至少30‎0条以上,有的甚至超‎过500条‎.精简指令集‎计算机(RISC)采用复杂指‎令系统的计‎算机有着较‎强的处理高‎级语言的能‎力.这对提高计‎算机的性能‎是有益的.当计算机的‎设计沿着这‎条道路发展‎时.有些人没有‎随波逐流.他们回过头‎去看一看过‎去走过的道‎路,开始怀疑这‎种传统的做‎法:IBM公司‎没在纽约Y‎o rkto‎w n的Jh‎o masI ‎.W ason‎研究中心于‎1975年‎组织力量研‎究指令系统‎的合理性问‎题.因为当时已‎感到,日趋庞杂的‎指令系统不‎但不易实现‎.而且还可能‎降低系统性‎能.1979年‎以帕特逊教‎授为首的一‎批科学家也‎开始在美国‎加册大学伯‎克莱分校开‎展这一研究‎.结果表明,CISC存‎在许多缺点‎.首先.在这种计算‎机中.各种指令的‎使用率相差‎悬殊:一个典型程‎序的运算过‎程所使用的‎80%指令.只占一个处‎理器指令系‎统的20%.事实上最频‎繁使用的指‎令是取、存和加这些‎最简单的指‎令.这样-来,长期致力于‎复杂指令系‎统的设计,实际上是在‎设计一种难‎得在实践中‎用得上的指‎令系统的处‎理器.同时.复杂的指令‎系统必然带‎来结构的复‎杂性.这不但增加‎了设计的时‎间与成本还‎容易造成设‎计失误.此外.尽管VLS‎I技术现在‎已达到很高‎的水平,但也很难把‎C I SC的‎全部硬件做‎在一个芯片‎上,这也妨碍单‎片计算机的‎发展.在CISC‎中,许多复杂指‎令需要极复‎杂的操作,这类指令多‎数是某种高‎级语言的直‎接翻版,因而通用性‎差.由于采用二‎级的微码执‎行方式,它也降低那‎些被频繁调‎用的简单指‎令系统的运‎行速度.因而.针对CIS‎C的这些弊‎病.帕特逊等人‎提出了精简‎指令的设想‎即指令系统‎应当只包含‎那些使用频‎率很高的少‎量指令.并提供一些‎必要的指令‎以支持操作‎系统和高级‎语言.按照这个原‎则发展而成‎的计算机被‎称为精简指‎令集计算机‎(R educ‎e d Instr‎u ctio‎n Set Compu‎ter-RISC)结构.简称RIS‎C.CISC与‎R I SC的‎区别我们经常谈‎论有关"PC"与"Macin‎t osh"的话题,但是又有多‎少人知道以‎I n tel‎公司X86‎为核心的P‎C系列正是‎基于CIS‎C体系结构‎,而 Apple‎公司的Ma‎c into‎s h则是基‎于R ISC‎体系结构,CISC与‎R I SC到‎底有何区别‎?从硬件角度‎来看CIS‎C处理的是‎不等长指令‎集,它必须对不‎等长指令进‎行分割,因此在执行‎单一指令的‎时候需要进‎行较多的处‎理工作。

逃离x86架构CPU体系结构CISC与RISC之争

逃离x86架构CPU体系结构CISC与RISC之争

x86架构诞生早在1981年,IBM公司推出了基于Intel 8088处置器的个人电脑;和不久后的8086处置器相较,它是一台低价钱,低性能的处置器。

尽管在那时Motorola MC69000处置器的性能也相当不错,可是IBM如此选择的理由是因为8088处置器已经能够对地址总线进行“复用”,而且总线宽度达到8位,和以往相较,大大减少了整个系统的开销。

由于那时没有芯片组这一概念,因此数据和指令的存储和读取都要依托主板上的特殊门电路,这些部件也是8位的宽度。

若是利用MortolaMC69000处置器的话,那么在相同功能的情形下,主板需要更多的此类部件,因此大大增加了主板的制造本钱。

尽管有人建议,Mortola MC69000有助于系统性能的提高,可是IBM固守“简单确实是美”的原那么,毅然选择了8088处置器。

IBM的“生死选择”却给软件开发者带来灾难性的阻碍(那时没有充分意识到)。

由于处置器采纳了808X的架构,因此数据和代码只能在64KB的范围内进行访问。

若是某一个程序需要利用超过64KB的内存,那么程序不能不利用16位的段地址和16位的偏移地址组合,来达到20位的数据访问范围。

那时的程序员就为16位到20位的地址转化伤透了脑筋。

在程序的编译进程中,也引进了相应的内存利用模式(小型,中型,大型,巨型)。

系统集成的汇编语言在程序编写时,必需指明是近程挪用(near call)仍是远程挪用(far call)。

若是要把8088处置器的程序移植到如MC68000机时,就必需把地址扩展成32位,那个进程超级繁琐。

尽管64KB的限制是IBM个人电脑的一个死穴,可是那时IBM PC 的市场销售额超级不错。

8088处置器和DOS操作系统能够支持大部份的应用软件,因此IBM的个人电脑推出不久就受到各界的好评;而关于64KB的限制,人们似乎没有太多的关注。

随着PC的成功推出,IBM着手于X86系统架构标准的制定,而且希望成为全世界最大的电脑制造商。

RISC和CISC的区别

RISC和CISC的区别

RISC和CISC的区别RISC的简介RISC(reduced instruction set computer,精简指令集计算机)是一种执行较少类型计算机指令的微处理器(如下图)起源于80年代的MIPS主机,RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。

这样一来,它能够以更快的速度执行操作(每秒执行更多百万条指令,即MIPS)。

因为计算机执行每个指令类型都需要额外的晶体管和电路元件,计算机指令集越大就会使微处理器更复杂,执行操作也会更慢。

RISC的简单使得在选择如何使用微处理器上的空间时拥有更多的自由。

比起从前,高级语言编译器能产生更有效的代码,因为编译器使用RISC机器上的更小的指令集。

RISC微处理器不仅精简了指令系统,采用超标量和超流水线结构;它们的指令数目只有几十条,却大大增强了并行处理能力。

如:1987年Sun Microsystem公司推出的SPARC芯片就是一种超标量结构的RISC处理器。

而SGI公司推出的MIPS处理器则采用超流水线结构,这些RISC处理器在构建并行精简指令系统多处理机中起着核心的作用。

RISC处理器是当今UNIX领域64位多处理机的主流芯片。

其特点主要有:一,由于指令集简化后,流水线以及常用指令均可用硬件执行;二,采用大量的寄存器,使大部分指令操作都在寄存器之间进行,提高了处理速度;三,采用缓存-主存-外存三级存储结构,使取数与存数指令分开执行,使处理器可以完成尽可能多的工作,且不因存储器存取信息而放慢处理速度。

由于RISC处理器指令简单、采用硬布线控制逻辑、处理能力强、速度快,世界上绝大部分UNIX工作站和服务器厂商均采用RISC芯片作CPU用。

RISC芯片的工作频率一般在400MHZ数量级。

时钟频率低,功率消耗少,温升也少,机器不易发生故障和老化,提高了系统的可靠性。

单一指令周期容纳多部并行操作。

在RISC微处理器发展过程中。

曾产生了超长指令字(VLIW)微处理器,它使用非常长的指令组合,把许多条指令连在一起,以能并行执行。

RISC结构与CISC结构的区别与比较

RISC结构与CISC结构的区别与比较

RISC与CISC结构的区别与比较摘要:在计算机技术的许多变革中,复杂指令集计算机(CISC)过渡到精简指令集计算机(RISC)体系结构的转变是很重要的一个方面。

正是RISC的出现发展大大推动了嵌入式系统性能的提高和功能的完善。

本文主要论述二者的区别并在一些方面对这两种结构进行了比较。

关键词:RISC结构CISC结构区别比较正文:RISC结构1.1RISC结构的出现与发展在20世纪90年代前CISC结构被广泛的使用,其特点是通过存放在只读存储器中的微码(microcode)来控制整个处理器的运行。

一条指令往往可以完成一串运算的动作,但却需要多个时钟周期来执行。

随着需求的不断增加,设计的指令集越来越多,为支持这些新增的指令,计算机的体系结构会越来越复杂。

然而,在CISC指令集的各种指令中,其使用频率却相差悬殊,大约有20%的指令会被反复使用,占整个程序代码的80%。

而余下的80%的指令却不经常使用,在程序设计中只占20%,显然,这种结构是不太合理的。

为改变这种状况,1980年Patterson和Ditzel 两位学者完成了一篇题为《精简指令集计算机概述》的开创性论文,全面提出了精简指令集的设计思想,随后,柏克来大学的研究生依照此理论基础,设计出了第一颗精简指令集处理器RISC I,这颗处理器远比当时已经相当流行的CISC处理器简单的多,在设计上所花费的功夫也降低许多,但整体功能上的表现却与CISC处理器不相上下。

从此处理器设计方向便分别向着这两个大的方向发展。

实际上1980年以来,所有新的处理器体系结构都或多或少地采用了RISC的概念,甚至有些典型的CISC处理机中也采用了些RISC 设计思想,比如Intel公司的80486、Pentium系列等。

而RISC思想最成功也是第一个商业化的实例就是ARM,当然,它也放弃了一些RISC特征而保留了一些CISC特征。

1.2RISC结构的特点1.RISC把微处理器能执行的指令数目减少到最低限度,以提高处理速度。

计算机体系结构RISC与CISC架构的比较

计算机体系结构RISC与CISC架构的比较

计算机体系结构RISC与CISC架构的比较计算机体系结构是指计算机中硬件和软件之间的组织方式以及它们之间的交互关系。

在计算机体系结构中,RISC(精简指令集计算机)和CISC(复杂指令集计算机)是两种主要的架构方式。

本文将对RISC和CISC架构进行比较,以探讨它们的优劣势以及应用领域。

1. 架构原理RISC架构采用简单而精简的指令集,指令长度一般为固定的32位,指令的执行时间也相对较短。

RISC架构鼓励使用寄存器进行数据操作,减少了对内存的频繁访问。

指令的执行速度快,功耗较低。

CISC架构则采用更复杂且功能更为全面的指令集,指令的长度和执行时间相对较长。

CISC架构支持多种寻址方式,可以直接对内存进行操作,因此指令的灵活性更强。

2. 指令集与指令执行RISC架构的指令集简单且规模较小,每个指令只能完成特定的功能,执行速度快。

RISC架构的指令执行耗时短,能够高效地进行流水线处理,提高了处理器的性能。

CISC架构的指令集较为复杂,包含大量功能丰富的指令。

每条指令能够完成多个操作,但执行速度相对较慢,消耗较多的处理器资源。

CISC架构的指令执行时间不稳定,难以实现高性能的流水线处理。

3. 硬件复杂度和成本RISC架构的硬件设计相对简单,指令集规模较小,对硬件的要求相对较低,因此硬件复杂度相对较低,成本也较低。

RISC架构的处理器可在较小的芯片上实现高性能。

CISC架构的硬件设计相对复杂,指令集规模较大,对硬件的要求较高,因此硬件复杂度相对较高,成本也较高。

CISC架构的处理器需要更大的芯片面积来容纳更多的电路和复杂的指令集。

4. 程序执行效率和编译器优化RISC架构的指令集简洁,指令执行时间相对较短,能够通过流水线等技术实现高效的指令并行执行,提高程序的执行效率。

而且,RISC架构的指令集易于编译器进行优化。

CISC架构的指令集复杂,指令执行时间相对较长,难以充分利用指令并行执行的优势,影响了程序的执行效率。

体系结构 RISC, CISC, x86, ARM, MIPS

体系结构 RISC, CISC, x86, ARM, MIPS

体系结构: RISC, CISC, x86, ARM, MIPS硬件体系结构(Architecture)软件操作系统(Operating System)一、RISC与CISC1.CISC(Complex Instruction SetComputer,复杂指令集计算机)复杂指令集(CISC,Complex Instruction Set Computer)是一种微处理器指令集架构(ISA),每个指令可执行若干低阶操作,诸如从内存读取、储存、和计算操作,全部集于单一指令之中。

CISC特点:1.指令系统庞大,指令功能复杂,指令格式、寻址方式多;2.绝大多数指令需多个机器周期完成;3.各种指令都可访问存储器;4.采用微程序控制;5.有专用寄存器,少量;6.难以用优化编译技术生成高效的目标代码程序;在CISC指令集的各种指令中,大约有20%的指令会被反复使用,占整个程序代码的80%。

而余下的80%的指令却不经常使用,在程序设计中只占20%。

2.RISC(reduced instruction setcomputer,精简指令集计算机)精简指令集这种设计思路对指令数目和寻址方式都做了精简,使其实现更容易,指令并行执行程度更好,编译器的效率更高。

它能够以更快的速度执行操作。

这种设计思路最早的产生缘自于有人发现,尽管传统处理器设计了许多特性让代码编写更加便捷,但这些复杂特性需要几个指令周期才能实现,并且常常不被运行程序所采用。

此外,处理器和主内存之间运行速度的差别也变得越来越大。

在这些因素促使下,出现了一系列新技术,使处理器的指令得以流水执行,同时降低处理器访问内存的次数。

实际上在后来的发展中,RISC与CISC在竞争的过程中相互学习,现在的RISC指令集也达到数百条,运行周期也不再固定。

虽然如此,RISC设计的根本原则——针对流水线化的处理器优化—0—没有改变,而且还在遵循这种原则的基础上发展出RISC的一个并行化变种VLIW(包括Intel EPIC),就是将简短而长度统一的精简指令组合出超长指令,每次执行一条超长指令,等于并行执行多条短指令。

系统结构论文——CISC VS RISC,Side by Side

系统结构论文——CISC VS RISC,Side by Side

CISC VS RISC,Side by Side?[摘要]在CPU设计发展的历史上,形成了CISC结构和RISC结构两大阵营。

CISC 结构被称作复杂指令集结构,是一种为了便于编程和提高内存访问效率的芯片设计体系;RISC结构,与CISC相比,有一个相当精简的指令集,是为了提高处理器运行的速度而设计的芯片体系。

它们的设计方法各有利弊,因此对于CISC 和RISC体系到底谁更好,长期以来都是人们争论较多的话题。

本文在比较了二者的优缺点后,详细分析了一种新型的处理器架构:POST-RISC,它的内核是RISC,而外围是CISC,结合了两种架构的优点,拥有预测执行、处理器重命名等先进特性,因此它既是RISC的扩展,也是RISC和CISC的综合。

通过分析和比较,其实可以发现,如今单纯的RISC和CISC已经不存在了,二者都采纳了对方的优点以提高性能,所以可以说RISC和CISC是在共同发展、相互促进的。

[正文]CPU是计算机的核心,作为计算机中最重要的组成部分,CPU的性能表现如何,对一台计算机的整体性能表现起了决定性的作用,个人电脑的CPU从Intel 的4004发展到现在的Pentiu mⅣ,除了性能上的飞跃、架构的改变,CPU的核心体系也发生了根本的改变。

这些改变实际并不只是影响个人电脑的处理器,也对整个处理器技术的发展都具有深远的影响。

下面我就以本人所知先分别对CISC和RISC略做概述:CISC结构被称作复杂指令集结构,是一种为了便于编程和提高内存访问效率的芯片设计体系,早期的计算机使用汇编语言编程,由于内存速度慢且价格昂贵,使得CISC体系得到了用武之地。

CISC体系最大的指令特点是使用微代码和具有庞大的指令集。

微代码实际上是指令集与芯片内部逻辑电路间的译码器,它把复杂指令集中的指令再分解,使之可执行。

这使在指令集中加入新的指令变得十分简单,不用再重新设计芯片内的逻辑电路。

同时,CISC结构提供微代码ROM,以缓解存储与执行间的速度差异。

CPU处理器架构之争系列(一):英特尔经典x86架构

CPU处理器架构之争系列(一):英特尔经典x86架构

CPU处理器架构之争系列(一):英特尔经典x86架构展开全文在集成电路的发展历程中,有一家公司必须被提及,那就是英特尔。

不论是其创始人诺伊斯发明了可工业化生产硅芯片的平面工艺技术,还是后来在微处理器领域引领全球数十年,英特尔在集成电路领域的成就都是令人敬重的。

Intelx86架构起源1971年英特尔发明了微处理4004,由此开启了微处理器快速发展的浪潮。

1978年,英特尔推出了首款基于x86架构的16位处理器8086 CPU。

当时英特尔与IBM合作,推出基于8086处理器的PC,在市场上获得巨大成功,这也使x86迅速发展成为PC标准平台。

早年采用x86架构的企业其实也有数家,但最后就剩AMD能够与英特尔竞争,这其中关键竞争要素不仅在芯片设计技术上,还在于领先的工艺技术。

x86架构采用CISC架构,需要向前兼容x86架构采用可变指令长度的复杂指令集(Complex Instruciton Set Computer,CISC)架构。

与精简指令集(Reduced Instruciton Set Computer,RISC)相比,CISC执行效率更低。

另外x86架构有一个重要特点就是向前兼容。

每次架构的升级一定程度上帮助英特尔建立了更高的生态壁垒,但同时这也是困扰x86架构速度提升的一个历史包袱。

为了顾全兼容性和高性能,Intel推出的x86的新架构,把x86指令转换成类似RISC的微指令,然后再执行,以此获得和RISC相当的性能,同时仍然能够前向兼容。

英特尔于1985年推出了基于32位的80386 CPU,扩展了x86架构的位数,提升了CPU的性能。

而后在32位处理器向64位处理器转移的过程中,英特尔也想尝试放弃前向兼容,采用新架构,和RISC 的ARM硬拼。

但是失败了,因为已有的软件生态不支持这样的新架构。

与此同时,老对手AMD在继承32位x86架构基础上,率先推出了64位的x86架构处理器。

并于微软操作系统形成良好互动,英特尔只能放弃原来自己的新架构,采用AMD的64位架构进行扩展。

risc和cisc计算机区别?

risc和cisc计算机区别?

RISC(Reduced Instruction Set Computer)和CISC(Complex Instruction Set Computer)是两种不同的计算机体系结构,它们在指令设计和执行方式上存在一些关键差异。

1. RISC(精简指令集计算机):- 指令集:RISC体系结构采用了一种精简的指令集,指令格式简洁,指令数量有限。

- 执行方式:RISC计算机的指令具有固定的长度,执行速度较快。

每个指令只执行一种操作,且操作简单。

处理器通过流水线方式高效地处理指令。

- 存储器访问:RISC架构倾向于使用寄存器之间的数据传送,减少了对内存的直接访问。

- 优点:指令执行简单、执行速度快、流水线效率高、易于硬件实现和优化。

- 缺点:程序长度较长,代码密度较低,需要更多的内存。

2. CISC(复杂指令集计算机):- 指令集:CISC体系结构具有丰富的指令集,其中每个指令可以执行复杂的操作和多个内存访问。

- 执行方式:CISC计算机的指令具有可变长度,有些指令的执行时间较长。

处理器能够执行高级操作,如字符串处理和复杂的数学运算。

- 存储器访问:CISC架构倾向于在存储器中直接操作数据,并支持内存到内存的操作。

- 优点:指令集丰富,灵活,能够进行复杂的操作,减少了对内存的访问次数。

- 缺点:指令设计复杂,执行效率相对较低,流水线处理困难,对于硬件设计和性能优化的要求较高。

总体而言,RISC架构以其精简、高效和易于优化的特点在现代计算机领域占据了主导地位。

它更适合于处理大量独立操作,如高性能计算和嵌入式系统。

而CISC架构适用于需要复杂操作和高级功能的计算机应用,如个人电脑和服务器。

然而,随着技术的发展,RISC和CISC之间的差异逐渐模糊,许多处理器采用了混合型的设计。

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x86架构诞生早在1981年,IBM公司推出了基于Intel 8088处理器的个人电脑;和不久后的8086处理器相比,它是一台低价格,低性能的处理器。

尽管在当时Motorola MC69000处理器的性能也相当不错,但是IBM这样选择的理由是因为8088处理器已经能够对地址总线进行“复用”,并且总线宽度达到8位,和以往相比,大大减少了整个系统的开销。

由于当时没有芯片组这一概念,因此数据和指令的存储和读取都要依靠主板上的特殊门电路,这些部件也是8位的宽度。

如果使用Mort ola MC69000处理器的话,那么在相同功能的情况下,主板需要更多的此类部件,因此大大增加了主板的制造成本。

尽管有人建议,Morto la MC69000有助于系统性能的提高,但是IBM固守“简单就是美”的原则,毅然选择了8088处理器。

IBM的“生死抉择”却给软件开发者带来灾难性的影响(当时没有充分意识到)。

由于处理器采用了808X的架构,因此数据和代码只能在64KB的范围内进行访问。

如果某一个程序需要使用超过64KB的内存,那么程序不得不使用16位的段地址和16位的偏移地址组合,来达到20位的数据访问范围。

当时的程序员就为16位到20位的地址转化伤透了脑筋。

在程序的编译过程中,也引进了相应的内存使用模式(小型,中型,大型,巨型)。

系统集成的汇编语言在程序编写时,必须指明是近程调用(near call)还是远程调用(far call)。

如果要把8088处理器的程序移植到如MC68000机时,就必须把地址扩展成32位,这个过程非常繁琐。

尽管64KB的限制是IBM个人电脑的一个死穴,但是当时IBM P C的市场销售额非常不错。

8088处理器和DOS操作系统能够支持大部分的应用软件,因此IBM的个人电脑推出不久就受到各界的好评;而对于64KB的限制,人们似乎没有太多的关注。

随着PC的成功推出,I BM着手于X86系统架构标准的制定,并且希望成为全球最大的电脑制造商。

Intel和Microsft都参与了此标准的定制,并且携手进行个人电脑的开发。

第一个x86架构的“婴儿”便是于1985年推出的32位的80386处理器(386处理器)。

当时,大部分的操作系统(或者准操作系统)还是16位模式,因此程序员也必须进行地址的转化,这个令人厌烦的转化工作直到Microsoft公司发布了第一款32位的操作系统Windo ws 95时,才得以解决。

Windows 95是第一款使用32位地址的操作系统,它能够对32位空间的数据进行读写操作,并且80386处理器的内部有7个通用寄存器(GPRS)。

从19世纪80年代开始,X86架构快速的发展着。

同时,RISC(精简指令集)架构也受到人们的关注,并且有不少成功的产品,如SPARC ,PA-RISC,MIPS等。

从价格上而言,X86架构的PC机最便宜;而那些基于RISC处理器的大型机价格昂贵。

但是在架构上,PC机和大型机有非常多的相同点,它们都有着良好的软件支持,并且集成汇编语言。

它们之间第二个相似点就是PC和大型机的档次通常用以整体的性价比来决定,而不是只决定于CPU的处理能力。

可靠性,可用性,和功能性是用于衡量机器性能的主要标准。

PC机和大型机的定位也相当的明确,在1980年,一台PC机的价格只要几百美元,而大型机的架构至少要上千美元;在功能上,PC机定位于整数的运算,而大型机却是以浮点数的运算来衡量性能的高低。

尽管PC机和RISC大型机在价格和功能上定位不同,但是在199 0年初,Sun Microsystems公司推出了桌面的微型RISC系统“Mic roSPARC”。

为了能够稳固自身的地位,针对Sun公司这个行为,Int el公司不久后就推出了性能和MicroSPARC相当的Pentium Pro处理器,Pentium Pro处理器是X86架构发展过程中的一个里程碑。

Pentium Pro 处理器首先在x86体系中引入了“微指令”的概念,即一条指令能够完成原先几条指令的操作。

在256KB二级缓存的协助下,微指令使得系统的整体性能有了突破性的飞跃。

当时由0.35微米制成技术制造的Pentium Pro处理器可以和原先任何一款RISC处理器叫板。

在当时,Pentium Pro的惊人性能在PC的制造界产生了巨大的影响,那些原先RISC的支持者不得不重新审视起x86架构来。

尽管x 86架构存在GPRS数量过少,串行的通讯指令过于复杂,内存操作不便等缺点,但是RISC的开发者们不得不承认,当时的RISC架构达不到Pentium Pro的性能。

揭开X86的真像随着经济的不断发展,x86处理器的应用范围越来越广,但是人们似乎渐渐忘却x86架构的不足。

在x86架构的发展过程中,它微处理器(MPU)或多或少的占据着领先的地位。

为了保持领先,个人电脑的发展似乎脱离了IBM原先“简单就是美”的初衷。

CPU的制成技术快速的发展着,集成的晶体管数量也基本按照莫尔定律增加。

当CPU集成的晶体管数量超过1百万后,“制成工艺”和“晶体管集成度”成为衡量系统性能的另一个标准。

同时,基于RISC处理器的大型机也不懈的发展着,尽管在制成技术上不及X86架构,但是它的整数和浮点数性能要高于X86架构。

以下是1993年至今,x86性能和RISC的比值。

图 x86/RISC 性能比 vs制成工艺上图分为两个部分,上半部分是x86/RISC的性能比。

可以看出,在整体上,RISC的性能要高于x86(x86/RISC<1),但是它们之间的差距正在逐渐减少。

其中Pentium Pro ,P4/1.5 ,P4/3.06这几款CPU的性能已经超过了同期RISC处理器的性能。

图的下半部分是x 86和RISC制成工艺的对比。

Pentium Pro推出时,x86架构系统和RISC处理器系统的分工就相当的明确。

RISC系统针对高端的服务器市场,CPU和所有的部件都必须确保系统的“稳定性”,即使降低10%的性能也要尽可能的提高系统的稳定性。

因此RISC 处理器必须经过详细,严谨的设计,并且需要通过一系列严格的测试。

因此大型机的CPU非常昂贵,每一代的CP U一般只推出2~3种不同频率的产品,因为企业不可能在系统升级上不断的投入昂贵的费用。

相比之下x86架构系统主要针对个人用户和小型的商用系统。

和RISC相比,x86的价格要低1~2个数量级,它主要是确保系统的性能,或者尽可能的提高系统的性价比。

因此针对同一代的CPU,它会推出7~8种不同频率的产品。

例如Intel North wood Pentium 4的整个推出的过程中,一共发布了7种不同频率的产品。

图产品推出力度对比上图清楚的表明,在同一代产品中,RISC系统一般只会推出2-3种产品,而X86架构会有7-8种的产品。

因此后者的粒度要比前者细的多。

这也说明RISC系统的CPU一旦设计定型,就会进行制造和测试,在产品最后发布之前,尽可能的改正设计中的错误,因为RISC昂贵的价格决定一旦CPU的设计存在问题,那么这就是一款失败的产品,在市场上就不会有立足之地。

而x86的CPU价格较低,因此它不断推出的产品能够弥补以往设计中的不足,不同产品在于占领不同的市场。

X86=永恒?随着X86架构的不断成熟,人们逐步开始认识到其本身的限制和不足(例如32位的X86架构的寻址空间只有4GB),但是巨大的商业利益和强劲的软硬件的支持,使得x86的架构难以动摇。

尽管在x86的发展历程中,也有不少的体系设计用于代替x86架构,但是它们都因为得不到广泛的支持,最终以失败告终。

其中,影响较大的是以下3次“x86革命”。

第一次革命:MIPS/ACE 联盟1991年4月,Compaq, Microsoft, DEC, MIPS和一些小型的计算机公司成立了高级计算环境(ACE)小组,他们的目的在于使用基于RISC处理器的MIPS架构来取来现有的x86/IBM个人电脑。

但是由于MPU上市日期的延迟,ACE小组的内部竞争,以及利益分成的问题,使得ACE小组的发展举步为艰,最后以失败而告终。

第二次革命:Apple/IBM/Motorola (AIM) 联盟同样在1994年4月底,Apple Computer, IBM 和 Motoro la组成了AIM联盟,目的在于把RISC处理器用于个人电脑系统。

Motorola 和IBM联手对POWER架构进行重新设计,用于取代原先Mac intosh系统中逐渐衰落的680X0 CISC处理器。

POWER架构给Mac 系统带来了巨大的成功,它的性能要比原先的Mac大大提高。

但是x8 6架构的发展始终要快于PowerPC ,而且PowerPC没有任何的性价比优势,因此不多久,Mac机就在x86架构面前败下阵来。

在Intel 和Microsoft巨大的压力下,1994年8.3%的市场占有率也紧缩到目前的3%。

第三次革命:DEC/Samsung1996年年底, DEC的芯片制造部门(原先的Digital Semico nductor公司)发布布了21164PC。

它是原先高性能处理器21164A (EV56)的PC版,因此价格较低,并且使用了微软的Windows NT 操作系统。

由于缺少相应的软件支持,DEC开发了FX!32模拟器,它能够把原先X86的软件无缝的应用到21164PC平台。

尽管CPU的价格低廉,但是支持21164PC的主板却非常昂贵。

而且在当时,人们对NT操作系统并没有表现出多大的兴趣,因此21164PC慢慢的在X86架构发展中退出了历史舞台。

上述例子中的MPU制造商失败的主要原因就是跟不上Intel CPU 的发展速度。

Intel不断进行着新型的CPU设计,并且以价格来争取市场;上述的三种新型CPU架构都是被Intel强大的马力所拖垮。

其中,MIPS/ACE 联盟主要是资金的问题,而AIM联盟的失败归咎于CPU的设计跟不上Intel的发展速度。

Intel的自我革命目前的事实告诉我们,当今几乎不可能有其他的MPU制造商使用其他的系统结构,来挑战Intel 现下兼容的X86平台;其他的芯片制造商也没有雄厚的资金和实力来和Intel公司进行抗衡。

人们考虑:是否Intel公司自己会提出一种全新的架构;或者Intel是否会脱离IBM的x86标准来发展自身的Wintel体系架构(Wintel:Window s操作系统和Intel处理器)。

近几年,Intel致力研究的Itanium 处理器(IPF Itanium Processor Family)似乎有取代x86的趋势。

Intel也宣布,Itanium会首先使用在服务器上,然后过渡到P C平台,最终在移动平台上实现。

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