Instrution Set

RISC 与 CISC

在 20 世纪 80 年代，计算机体系结构领域曾发生过一场激烈的讨论。一方是 CISC 阵营，即复杂指令集计算（Complex Instruction Set Computing），另一方是 RISC，即精简指令集计算（Reduced Instruction Set Computing）[PS81]。RISC 阵营以 Berkeley 的 David Patterson 和 Stanford 的 John Hennessy 为代表（他们写了一些非常著名的书[HP06]），尽管后来 John Cocke 凭借他在 RISC 上的早期工作 [CM00]获得了图灵奖。

CISC 指令集倾向于拥有许多指令，每条指令比较强大。例如，你可能看到一个字符串拷贝，它接受两个指针和一个长度，将一些字节从源拷贝到目标。CISC 背后的思想是，指令应该是高级原语，这让汇编语言本身更易于使用，代码更紧凑。

RISC 指令集恰恰相反。RISC 背后的关键观点是，指令集实际上是编译器的最终目标，所有编译器实际上需要少量简单的原语，可以用于生成高性能的代码。因此，RISC 倡导者们主张，尽可能从硬件中拿掉不必要的东西（尤其是微代码），让剩下的东西简单、统一、快速。

早期的 RISC 芯片产生了巨大的影响，因为它们明显更快[BC91]。人们写了很多论文，一些相关的公司相继成立（例如 MIPS 和 Sun 公司）。但随着时间的推移，像 Intel 这样的 CISC 芯片制造商采纳了许多 RISC 芯片的优点，例如添加了早期流水线阶段，将复杂的指令转换为一些微指令，于是它们可以像 RISC 的方式运行。这些创新，加上每个芯片中晶体管数量的增长，让 CISC 保持了竞争力。争论最后平息了，现在两种类型的处理器都可以跑得很快。