计算机系统结构考试重点：Chapter3 ：ISA

什么是指令集架构？他是如何一种方式展示的？
ISA是指令的集合，直接执行于CPU的硬件上。
显示方式：二进制格式，因为计算机只支持二进制的格式。
为指令、寄存器、常量、存储器而串接的二进制编码。
RISC VS CISC
CISC(Complex Instruction Set Computers，复杂指令集计算集)和RISC(Reduced Instruction Set Computers)是两大类主流的CPU指令集类型，其中CISC以Intel，AMD的X86 CPU为代表，而RISC以ARM，IBM Power为代表。RISC的设计初衷针对CISC CPU复杂的弊端，选择一些可以在单个CPU周期完成的指令，以降低CPU的复杂度，将复杂性交给编译器。举一个例子，CISC提供的乘法指令，调用时可完成内存a和内存b中的两个数相乘，结果存入内存a，需要多个CPU周期才可以完成；而RISC不提供“一站式”的乘法指令，需调用四条单CPU周期指令完成两数相乘：内存a加载到寄存器，内存b加载到寄存器，两个寄存器中数相乘，寄存器结果存入内存a。按照此思路，早期的设计出的RISC指令集，指令数是比CISC少些，单后来，很多RISC的指令集中指令数反超了CISC，因此，引用指令的复杂度而非数量来区分两种指令集。

当然，CISC也是要通过操作内存、寄存器、运算器来完成复杂指令的。它在实现时，是将复杂指令转换成了一个微程序，微程序在制造CPU时就已存储于微服务存储器。一个微程序包含若干条微指令（也称微码），执行复杂指令时，实际上是在执行一个微程序。这也带来两种指令集的一个差别，微程序的执行是不可被打断的，而RISC指令之间可以被打断，所以理论上RISC可更快响应中断。

在此，总结一下CISC和RISC的主要区别：

CISC的指令能力强，单多数指令使用率低却增加了CPU的复杂度，指令是可变长格式；RISC的指令大部分为单周期指令，指令长度固定，操作寄存器，只有Load/Store操作内存
CISC支持多种寻址方式；RISC支持方式少
CISC通过微程序控制技术实现；RISC增加了通用寄存器，硬布线逻辑控制为主，是和采用流水线
CISC的研制周期长
RISC优化编译，有效支持高级语言

处理器内部存储类型（CLassifying Instrument Set Architectures by the type of internal storage in a processor）
1、指令集结构类型——堆栈型

操作数A,B,C都在内存中。
优点：是一种表示计算的简单模型，指令短小。
缺点：堆栈不能被随机访问，很难生成有效代码。同时，由于堆栈是瓶颈，很难被有效的实现。

2、指令集结构类型——累加器型

操作数A,B,C都在内存中。把数从地址A置于累加器数存于累加器中。
优点：减小了机器的内部状态；指令短小。
缺点：由于累加器是唯一的暂存器，这种机器的存储器通信开销最大。

3、指令集结构类型——寄存器——内存型

优点：可以直接对存储器操作数进行访问，容易对指令进行编码，且其目标代码较小。
缺点：指令中的操作数类型不同。在一条指令中同时对一个寄存器操作数和存储器操作数进行编码，将限制指令所能够表示的寄存器个数。由于指令的操作数可以存储在不同类型的存储器单元，所以每条指令的执行时钟周期数也不尽相同。

4、指令集结构类型——寄存器——寄存器型

优点：简单，指令字长固定，是一种简单的代码生成模型，各种指令的执行时钟周期数相近。
缺点：和指令中含有对存储器操作数访问的结构相比，指令条数多，因而其目标代码较大。
Instruction Characteristic
Endian Order 段序/字节序
“大端对齐/小端对齐”
寻址类型
Strucuture of Recent Compilers:Multi-pass structure 多遍扫描结构

最后

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