精简指令集的发展及缺点

RISC技术的基本出发点是通过精减机器指令系统来减少硬件设计的复杂程度，提高指令执行速度。尽管RISC的设计思想对计算机结构发生了巨大影响，并获得了很大成功，但复杂指令集计算机(CISC)技术相对而言则使程序的编制来得更容易些，因此，CISC技术和RISC技术并不是相互孤立的。目前，有一种新的设计思想，它是以提高整个计算机系统的性能为出发点，在结构上吸收了CISC和RISC的优点。

如许多CISC设计中采用了RISC技术，美国国家半导休公司的NSC32532微处理器在CISC设计中采用了RISC技术，使指令平均执行时间从原来的6个机器周期降到小于2.4个机器周期，在26MHZ主频下，运行速度达10一12M1PS。Intel80486和Mot。r。la68040也吸收了RISC设计技术，从而达到每条指令平均执行时间小于2个机器周期，仙童公司的Clipper机是综合R1SC与CISC技术优点的32位微处理机，其运行速度高达33MIPS。因此，当前设计处理机的两种主要方法(RISC和ClSC技术)并不是截然分开的，它们是相辅相成的，目前已有人将CISC技术和RISC技术溶合在一起，提出了可写指令集计算机(WISC)结构设想，并具体规定了集中Rlsc和Clsc优点的策略原则，尽管如此，它仍是建立在RlSC概念笋碑上的一个RISC技犬的进一步发屏。

目前大多数RISC处理器已达到了每个周期执行一条指令的目标(即CPI比率)，但这并不是极限，RISC技术中又出现了超级标量和超级流水线技术。超级标量技术就是使微处理器在一个时钟周期内并行地执行几条指令，而超级流水线技术则是主流水线段(指令译码和指令执行)只占一个时钟周期的一部分，这样，仍可在一个时钟周期内同时执行几条指令Intel8096。就采用了超级标量技术，它能同时执行整数指令和浮点指令.IBM公司的RS/6000也采用的是超级标量结构，处理器包含三个不同的处理部件:定点处理器、浮点处理器、分支处理器，一个时钟周期可执行四条指令(4IPC)，最多可达6IPc。RISc科学家指出，过去那种令人鼓舞的微处理器性能提高过程不大可能继续下去，今后，Cache的容量及其结构和优化编译器将成为提高计算机性能的关键因素。未来发展重点将放在多处理器技术上。

当今计算机世界出现了寻觅更好性能的热潮，RISC与CISC既对峙又互补。RISC有其自身的缺点。编译后指令长度较长，内存需要较大RISC的缺点与其一些优点直接有关。因为RISC拥有的指令数少，有些在CISC中仅由一条指令完成的功能，在RISC中需二、三条甚至更多条指令，这使RISC代码较长，因而RISC的程序需要更多的内存，内存与CPU间的指令冲突也会增加。研究表明，平均而言，执行同样的功能，一个RISC程序比一个CISC程序长30%。同时，RISC对编译器要求较高，优化编译器的设计是一项极复要且技术要求很高的工作，它又必须由RISC机制造单位自身编制，因为没有RISC详细原始资料不可能产生编译程序的目标代码。这样，第三方公司提供新版本较困难，用户选择余地较小，软件费用增加了。大寄存器组使寻址复杂，速度降低RISC系统的一个有争议的特点是其大寄存器组。大寄存器组有前述优点，但另一方面，也有缺点，大寄存器使寻址时间增多，另个，一些编译器使小寄存器组的使用更为有效。CPU寄存器组到底应多大还有待讨论，大寄存器U组还可由高速缓存(CACHE)代替。大寄存器组的不足之处可归结如下：

存取时间长。

寄存器组占据了更多的芯片空间。

先进的编译技术使小寄存器组更有效。

如果上下文转换现场的所有CPU寄存器被保存，则大寄存器组会化更多存贮时间。

如果使用了窗口指针(RISC的实施要点之一是重叠寄存器窗口，目的是便于参数传递。重叠寄存器窗口要用到窗口指针)，寄存器地址译码会较长。同时重叠寄存器也使CPU逻辑变得复杂。

硬连线控制不灵活出现错误的可能性较大，不易发现和修改错误，处理复杂指令也较困难。(4)单字指令不能使用用于全32位地址的直接内存寻址方式。由于这个原因，一些生产厂家已使一小部分指令具有双字卡(如INTEL80960)，使用这样的指令由程序员决定，他可仅用单字指令写完整的程序。