CPU(Center Process Unit中央处理器)从指令集的特点通常可以分为两类：CISC和RISC。后来又出现了一种64位的VLIM(Very Long Instruction Word超长指令集架构)指令系统的CPU。

      CISC是Complex Instruction Set Computer的缩写，中文意思为“复杂指令集计算机”，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x86(intel CPU的一种命名规范)及其兼容CPU(其他厂商如AMD、VIA等生产的CPU)，Motorola的68K系列等。它基于PC机(个人电脑)体系结构。这种CPU有32位、64位的结构，所以我们也把它成为IA-32 、IA-64 CPU。(IA: Intel Architecture，Intel架构)。

      RISC是Reduce Instruction Set Computer的缩写，中文意思为“精简指令集计算机”，RISC是为了提高处理器运行的速度而设计的晶片体系。它是在CISC指令系统基础上发展起来的，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（Pipelining）”架构，可以在在一个时钟周期里完成多条指令。在同等频率下，采用RISC架构的CPU比CISC架构的CPU性能高很多，这是由CPU的技术特征决定的。RISC型CPU与Intel和AMD的CPU在软件和硬件上都不兼容。RISC体系多用于非x86阵营高性能微处理器CPU，像HOLTEK MCU系列，PowerPC（IBM和Apple公司联合生产的个人台式机），IBM 6000工作站和Macintosh（苹果公司生产的一种型号的计算机）芯片采用RISC。

      VLIM是Very Long Instruction Word的缩写，意即“超长指令集架构”。超长指令字说的是计算机处理结构，在这个结构里面语言编译器或者预处理器中断程序指令分解到可以被处理器并行执行的基本操作（也就是同时）。这些指令放在一个超长指令字里，这样处理器就可以直接分解它而不用进一步分析，对应每个指令到适当的功能单元。VLIW有时候被看成是精简指令集合计算（RISC）结构的下一个级别，RISC是一个有限的基础指令集合并且通常可以一次执行不止一条指令（这是一个典型的超标量体系结构）。VLIW处理器主要的优点是复杂性从硬件移到了软件，这就意味着硬件可以变得更小、更便宜并且耗电量也更少。设计一个编译器或者预处理器的挑战是如何建立一个超长指令字。如果动态预处理在程序运行的时候进行，性能就会被限制住。Transmeta 的Crusoe集合处理器使用超长指令字，它们是由位于闪存芯片里的预处理器组合的。由于处理器不需要有能力去发现和安排并行处理，处理器之需要包含四个普通处理器的晶体管。更低的电量需求使得用Crusoe技术的计算机可以用电池运行一天而不需要充电。Crusoe处理器仿照的是Intel的x86处理器的指令集。理论上预处理器是可以设计出模拟其他处理器的结构的。

      CISC和RISC比较

1.1．CISC体系的指令特征

使用微代码。指令集可以直接在微代码记忆体（比主记忆体的速度快很多）里执行,新设计的处理器,只需增加较少的电晶体就可以执行同样的指令集,也可以很快地编写新的指令集程式。

庞大的指令集：可以减少编程所需要的代码行数,减轻程式师的负担。高阶语言对应的指令集：包括双运算元格式、寄存器到寄存器、寄存器到记忆体以及记忆体到寄存器的指令。

1.2．CISC体系的优缺点

优点：能够有效缩短新指令的微代码设计时间,允许设计师实现CISC体系机器的向上相容。新的系统可以使用一个包含早期系统的指令超集合,也就可以使用较早电脑上使用的相同软体。另外微程式指令的格式与高阶语言相匹配,因而编译器并不一定要重新编写。

缺点：指令集以及晶片的设计比上一代产品更复杂,不同的指令,需要不同的时钟周期来完成,执行较慢的指令,将影响整台机器的执行效率。

2.1．RISC体系的指令特征

精简指令集：包含了简单、基本的指令,透过这些简单、基本的指令,就可以组合成复杂指令。

同样长度的指令：每条指令的长度都是相同的,可以在一个单独操作里完成。

单机器周期指令：大多数的指令都可以在一个机器周期里完成,并且允许处理器在同一时间内执行一系列的指令。

2.2．RISC体系的优缺点

优点：在使用相同的晶片技术和相同运行时钟下,RISC系统的运行速度将是CISC的2～4倍。由于RISC处理器的指令集是精简的,它的记忆体管理单元、浮点单元等都能设计在同一块晶片上。RISC处理器比相对应的CISC处理器设计更简单,所需要的时间将变得更短,并可以比CISC处理器应用更多先进的技术, 开发更快的下一代处理器。

缺点：多指令的操作使得程式开发者必须小心地选用合适的编译器,而且编写的代码量会变得非常大。另外就是RISC体系的处理器需要更快记忆体,这通常都集成于处理器内部,就是L1 Cache（一级缓存）。

综合上面所述,若要再进一步比较CISC与RISC之差异,我们可以由以下几点来分析：

1、指令的形成

CISC因指令复杂,故采微指令码控制单元的设计,而RISC的指令90%是由硬体直接完成,只有10%的指令是由软体以组合的方式完成,因此指令执行时间上RISC较短,但RISC所须ROM空间相对的比较大,至于RAM使用大小应该与程序的应用比较有关系。

2、定址模式

CISC的需要较多的定址模式,而RISC只有少数的定址模式,因此CPU在计算记忆体有效位址时,CISC占用的汇流排周期较多。

3、指令的执行

CISC指令的格式长短不一,执行时的周期次数也不统一,而RISC结构刚好相反,故适合采用管线处理架构的设计,进而可以达到平均一周期完成一指令的方向努力。显然的,在设计上RISC较CISC简单,同时因为CISC的执行步骤过多,闲置的单元电路等待时间增长,不利于平行处理的设计,所以就效能而言RISC较CISC还是站了上风,但RISC因指令精简化后造成应用程式码变大,需要较大的程式记忆体空间,且存在指令种类较多等等的缺点。

其他相关参考资料 (责任编辑：admin)