risc指令集是什么_有哪些
risc是英文“reduced instruction set computing ” 的缩写，中文意思是“精简指令集”。
它是在cisc指令系统基础上发展起来的，有人对cisc机进行测试表明，各种指令的使用频度相当悬殊，最常使用的是一些比较简单的指令，它们仅占指令总数的20%，但在程序中出现的频度却占80%。复杂的指令系统必然增加微处理器的复杂性，使处理器的研制时间长，成本高。并且复杂指令需要复杂的操作，必然会降低计算机的速度。基于上述原因，20世纪80年代risc型cpu诞生了，相对于cisc型cpu ，risc型cpu不仅精简了指令系统，还采用了一种叫做“超标量和超流水线结构”，大大增加了并行处理能力。
risc指令集是高性能cpu的发展方向。它与传统的cisc（复杂指令集）相对。相比而言，risc的指令格式统一，种类比较少，寻址方式也比复杂指令集少。当然处理速度就提高很多了。目前在中高档服务器中普遍采用这一指令系统的cpu，特别是高档服务器全都采用risc指令系统的cpu。risc指令系统更加适合高档服务器的操作系统unix，现在linux也属于类似unix的操作系统。risc型cpu与intel和amd的cpu在软件和硬件上都不兼容。
目前，在中高档服务器中采用risc指令的cpu主要有以下几类：powerpc处理器、sparc处理器、pa-risc处理器、mips处理器、alpha处理器。
risc这种指令集运算包括hp的pa-risc，ibm的powerpc，compaq（被并入hp）的alpha，mips公司的mips，sun公司的sparc等。目前只有unix，linux，macos等操作系统运行在risc处理器上。
常见的精简指令集微处理器包括avr、pic、arm、dec alpha、pa-risc、sparc、mips、power架构等。
早期，这种cpu指令集的特点是指令数目少，每条指令都采用标准字长、执行时间短、cpu的实现细节对于机器级程序是可见的等等。
实际上在后来的发展中，risc与cisc在争吵的过程中相互学习，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－－没有改变。
risc指令集的五个周期 这五个时钟周期分别为：if（instruction fetch，取指令），id（instruction decode/register fetch cycle，指令解码），ex（execution/effective address cycle，执行），mem（memory access，内存访问）， wb（write-back cycle，写回）。
if：根据pc（program counter，程序计数器）中所存储的内存地址，在内存中找到该地址所指向的指令，并将该指令存储在寄存器中。同时，pc指向下一条指令，完成这个操作要求pc加4（以32位指令集为例，如果是64位则要加8）。
id ： 操作从if阶段获取来的指令。将指令解码，最终找到指令所需要的寄存器中存储的数据。如果该指令只一条跳转指令，那么在这一阶段需要根据跳转指令的意义对获取的值进行比较，如果比较结果为true则执行跳转，如果比较结果为false则不执行跳转，继续下一条指令的执行；如果指令需要对指令中某些位进行填充，也在id阶段完成，比如对高四位进行填充以满足指令结果是32位；计算可能跳转的指令的地址。
ex ： alu（arithmetic logic unit，算术逻辑单元）对id阶段的结果进行计算。在id阶段已经获得了指令计算所需要的寄存器的值，那么在ex阶段需要根据指令的意义对这些寄存器的值进行计算。计算根据指令的不同变得不同。主要有三种类型的alu计算：1. alu根据id中补充的地址，对有效的地址单元进行计算，最终得到所需要的内存的地址；2. 根据指令的意义，对从寄存器中获取的值，进行操作，比如对两个寄存器的值进行相加；3. 根据寄存器的值以及补充的值，计算出立即数的结果。
mem：如果当前指令是load指令，那么，根据ex计算出的内存地址，从内存中获取对应的值；如果当前指令是store，那么，根据ex计算出的内存地址和寄存器的值，将寄存器的值存入该内存地址中。其他的指令一般不会设计内存的访问。
wb：将计算出来的最终的寄存器的值写入到register file（寄存器文件）中。这部操作包括从内存中获取的值以及通过算术运算得到的结果。
以上五个时钟周期便是一条risc指令执行的主要步骤。
risc指令特征 指令种类少，指令格式规范：risc指令集通常只使用一种或少数几种格式。指令长度单一（一般4个字节），并且在字边界上对齐，字段位置、特别是操作码的位置是固定的。
寻址方式简化：几乎所有指令都使用寄存器寻址方式，寻址方式总数一般不超过5个。其他更为复杂的寻址方式，如间接寻址等则由软件利用简单的寻址方式来合成。
大量利用寄存器间操作：risc指令集中大多数操作都是寄存器到寄存器操作，只以简单的load和store操作访问内存。因此，每条指令中访问的内存地址不会超过1个，访问内存的操作不会与算术操作混在一起。
简化处理器结构：使用risc指令集，可以大大简化处理器的控制器和其他功能单元的设计，不必使用大量专用寄存器，特别是允许以硬件线路来实现指令操作，而不必像cisc处理器那样使用微程序来实现指令操作。因此risc处理器不必像cisc处理器那样设置微程序控制存储器，就能够快速地直接执行指令。
便于使用vlsi技术：随着lsi和vlsi技术的发展，整个处理器（甚至多个处理器）都可以放在一个芯片上。risc体系结构可以给设计单芯片处理器带来很多好处，有利于提高性能，简化vlsi芯片的设计和实现。基于vlsi技术，制造risc处理器要比cisc处理器工作量小得多，成本也低得多。
加强了处理器并行能力：risc指令集能够非常有效地适合于采用流水线、超流水线和超标量技术，从而实现指令级并行操作，提高处理器的性能。目前常用的处理器内部并行操作技术基本上是基于risc体系结构发展和走向成熟的。
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它是在cisc指令系统基础上发展起来的，有人对cisc机进行测试表明，各种指令的使用频度相当悬殊，最常使用的是一些比较简单的指令，它们仅占指令总数的20%，但在程序中出现的频度却占80%。复杂的指令系统必然增加微处理器的复杂性，使处理器的研制时间长，成本高。并且复杂指令需要复杂的操作，必然会降低计算机的速度。基于上述原因，20世纪80年代risc型cpu诞生了，相对于cisc型cpu ，risc型cpu不仅精简了指令系统，还采用了一种叫做“超标量和超流水线结构”，大大增加了并行处理能力。
risc指令集是高性能cpu的发展方向。它与传统的cisc（复杂指令集）相对。相比而言，risc的指令格式统一，种类比较少，寻址方式也比复杂指令集少。当然处理速度就提高很多了。目前在中高档服务器中普遍采用这一指令系统的cpu，特别是高档服务器全都采用risc指令系统的cpu。risc指令系统更加适合高档服务器的操作系统unix，现在linux也属于类似unix的操作系统。risc型cpu与intel和amd的cpu在软件和硬件上都不兼容。
目前，在中高档服务器中采用risc指令的cpu主要有以下几类：powerpc处理器、sparc处理器、pa-risc处理器、mips处理器、alpha处理器。
risc这种指令集运算包括hp的pa-risc，ibm的powerpc，compaq（被并入hp）的alpha，mips公司的mips，sun公司的sparc等。目前只有unix，linux，macos等操作系统运行在risc处理器上。
常见的精简指令集微处理器包括avr、pic、arm、dec alpha、pa-risc、sparc、mips、power架构等。
早期，这种cpu指令集的特点是指令数目少，每条指令都采用标准字长、执行时间短、cpu的实现细节对于机器级程序是可见的等等。
实际上在后来的发展中，risc与cisc在争吵的过程中相互学习，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－－没有改变。
risc指令集的五个周期 这五个时钟周期分别为：if（instruction fetch，取指令），id（instruction decode/register fetch cycle，指令解码），ex（execution/effective address cycle，执行），mem（memory access，内存访问）， wb（write-back cycle，写回）。
if：根据pc（program counter，程序计数器）中所存储的内存地址，在内存中找到该地址所指向的指令，并将该指令存储在寄存器中。同时，pc指向下一条指令，完成这个操作要求pc加4（以32位指令集为例，如果是64位则要加8）。
id ： 操作从if阶段获取来的指令。将指令解码，最终找到指令所需要的寄存器中存储的数据。如果该指令只一条跳转指令，那么在这一阶段需要根据跳转指令的意义对获取的值进行比较，如果比较结果为true则执行跳转，如果比较结果为false则不执行跳转，继续下一条指令的执行；如果指令需要对指令中某些位进行填充，也在id阶段完成，比如对高四位进行填充以满足指令结果是32位；计算可能跳转的指令的地址。
ex ： alu（arithmetic logic unit，算术逻辑单元）对id阶段的结果进行计算。在id阶段已经获得了指令计算所需要的寄存器的值，那么在ex阶段需要根据指令的意义对这些寄存器的值进行计算。计算根据指令的不同变得不同。主要有三种类型的alu计算：1. alu根据id中补充的地址，对有效的地址单元进行计算，最终得到所需要的内存的地址；2. 根据指令的意义，对从寄存器中获取的值，进行操作，比如对两个寄存器的值进行相加；3. 根据寄存器的值以及补充的值，计算出立即数的结果。
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wb：将计算出来的最终的寄存器的值写入到register file（寄存器文件）中。这部操作包括从内存中获取的值以及通过算术运算得到的结果。
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