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目前已存的指令集架构有4种:复杂指令集运算(Complex Instruction Set Computing，CISC);精简指令集运算(Reduced Instruction Set Computing，RISC) ;显式并行指令集运算(Explicitly Parallel Instruction Computing，EPIC); // EPIC是Intel和HP从VLIW中发展出来的，目前好像只有Intel的IA-64架构下的纯64位微处理器的Itanium/Itanium 2采用EPIC。超长指令字指令集运算(VLIW) // 基于VLIW研发的CPU架构主要用于早期的小型机，现在已基本消亡// 目前比较流行的指令集只剩下:CISC和RISC
CISC在20世纪90年代前被广泛的使用，其特点是通过存放在只读存储器中的微码(microcode)来控制整个处理器的运行。早期的计算机部件比较昂贵，主频低，运算速度慢。为了提高运算速度，人们不得不将越来越多的复杂指令加入到指令系统中，以提高计算机的处理效率。随着需求的不断增加，设计的指令越来越多，为支持这些新增的指令并保持兼容以前的指令，计算的体系结构越来越复杂。然而，在CISC指令集的各种指令中，其使用频率却相差悬殊，大约有20%的指令会被反复使用，占整个程序代码的80%。而余下的80%的指令却不经常使用，在程序设计中只占20%。CISC:Intel和AMD的X86架构都是基于CISC，包括X86和X86-64。
为改变这种状况，1980年Patterson和Ditzel 两位学者完成了一篇题为《精简指令集计算机概述》的开创性论文，全面提出了精简指令集的设计思想，随后，柏克来大学的研究生依照此理论基础，设计出了第一颗精简指令集处理器RISC I，这颗处理器远比当时已经相当流行的CISC处理器简单的多，在设计上所花费的功夫也降低许多，但整体功能上的表现却与CISC处理器不相上下。从此处理器设计方向便分别向着这两个大的方向发展。基于指令集的CPU架构。RISC: 包括ARM架构、MIPS架构、IBM 的PowerPC架构、SUN 的 Ultra SPARC架构。
IA－64架构是英特尔为了全面提高以前IA－32位处理器的运算性能，是Intel和Hp共同开发了6年的64位CPU架构，是专为服务器市场开发的一种全新的处理器架构，它放弃了以前的x86架构，认为它严重阻碍了处理器的性能提高。它的最初应用是英特尔的Itanium（安腾）系列服务器处理器，2009年最新的Itanium 2系列处理器也是采用这一架构的。由于它不能很好地解决与以前32位应用程序的兼容，所以应用受到较大的限制，尽管目前Intel采取了各种软、硬方法来弥补这一不足，但随着AMD Operon处理器的全面投入，Intel的IA－64架构的这两款处理器前景不容乐观。x86指令本身属于CISC体系，IA64具有部分RISC和CISC特性所以一般被独立看待
1946年,冯诺依曼提出了存储程序计算机.70多年来,计算机结果一直没有与这个概念有根本性变化冯诺依曼计算机的组成 运算器 控制器 存储器 输入输出设备指令 是由 操作码和 地址码 组成的 操作码是 运算器告诉计算机做什么样的工作(工作内容由控制器完成) 地址码 是 告诉运算器对谁完成工作计算机的执行过程 分解程序,得到指令流. 然后由指令流形成对四个部分的控制流 然后运算器进行加工,形成数据流 周而复始的产生这些控制流和数据流,最终产生结果指令的操作分解 取指令->指令译码->取操作数->运算->结果写回->取指令.... 取指令: 上一条指令结束,从存储器中取指令到运算器中. 译码: 1.分解指令操作(确定操作内容) 2.确定操作对象(操作数)所在位置(寄存器,存储器,输出输出设备) 取操作数: 将操作数取到运算器中. 运算: 运算器按照 指令操作内容 对 运算器中的操作数进行运算. 结果写回: 运算结束后,将结果写回到指定位置(寄存器,存储器,输出输出设备),准备 做下一条指令
系列机 相同的指令集架构,具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器 兼容机: 不同厂家设计的具有相同相同体系结构的计算机 系列机特点:兼容 向前向后: 时间流比较靠前的软件可以在时间流比较靠后的硬件上运行 向上向下: 当前时间的软件可以在较高配置的硬件,或者较低配置的硬件上运行. 体系结构的发展 计算机分代和分型 按照器件对计算机分代,在不同的 代系 引出了不同的 体系结构概念 (指令集,组成,实现) 指令集 : 寻址技术,向量处理 组成 : 流水线,cache,并行处理 实现 : 多层印刷电路板 高密度大规模继承电路 计算机 性能和技术的 下移 软件发展 计算机语言和编译技术 操作系统 软件工具和中间件 应用发展 桌面计算 服务器市场 嵌入式计算 集成电路发展 体系结构发展 分布的IO处理能力 保护的存储器空间 存储器组织结构的发展 并行处理技术 概念 1.指令级 2.线程级 3.任务级 提高并行性的途径 1.时间重叠 2.资源重复 3.资源共享 指令集发展
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