全国计算机等级考试四级复习纲要七[3]

1.指令集开发的两种方式。

①CISC道CISC是复杂指令集计算机的缩写。其基本思想是:进一步增强原有指令的功能，用更复杂的新指令代替原来由软件子程序完成的功能，实现软件功能的硬化。这是一个传统的发展方向，早在50年代就采用了。这种方法将不可避免地导致机器的指令系统更大更复杂。事实上，目前使用的绝大多数计算机都属于CISC型。

(2)RISC方法RISC是精简指令集计算机的缩写。其基本思想是通过减少指令总数和简化指令功能来降低硬件设计的复杂度，使指令可以在单个周期内执行，通过优化编译来提高指令的执行速度。这是一个创新的发展方向，70年代末才开始兴起。这种方法必然导致机器指令系统的进一步细化和简化。

2.面向对象的代码优化

为了提高目标程序的实现效率，人们对大量的机器语言目标代码及其执行情况进行了统计。各类指令和指令串在程序中出现的百分比称为静态使用频率。在程序执行过程中出现的各类指令和指令串的百分比称为动态使用频率。根据静态使用频率改进目标代码，可以减少目标程序占用的存储空空间。根据动态使用频率改进目标代码可以减少目标程序的执行时间。统计显示，动态和静态使用的频率非常接近，最常用的指令是存储、提取、条件转移等。对它们进行优化，不仅可以减少程序所需的内存空，还可以提高程序的执行速度。

3.高级语言的优化

针对高级语言的优化就是尽可能缩小高级语言和机器语言之间的语义鸿沟，以支持高级语言编译系统，缩短编译器的长度和编译所需的时间。

4.操作系统优化

面向OS的优化是为了进一步缩小OS与架构的语义鸿沟，从而减少OS运行所需的辅助时间，节省OS软件占用的存储空。操作系统的实现依赖于架构的支持。许多传统的机器指令，如算术逻辑指令、字符编辑指令、移位指令、控制转移指令等。，可用于操作系统的实现。此外，相当多的指令是专门为实现操作系统的各种功能而设计的。

简化指令集

1.1的开创性工作。精简指令集计算

(1)当西摩·克雷在1967年开发CDC-6600时，实际上他已经采用了简化指令集的思想。所以，我们说他的作品是RISC思想的开创者。

(2)IBM801项目1975年，IBM的沃森研究中心开始了复杂指令系统合理性的研究，被称为801项目。1979年发展成为32位IBM801小型机，只有120条指令，速度10兆，可以说是世界上最早利用精简指令思想发展起来的计算机。

(3)伯克利的RISC项目1980年，加州大学伯克利分校的大卫·帕特森教授领导了RISC项目。缩写RISC最早是由帕特森在伯克利使用的。

(4)斯坦福的MIPS项目1981年，美国斯坦福大学的约翰·汉尼斯教授启动了MIPS项目。以上四个项目可以说是RISC技术的四个主要技术来源，它们奠定了RISC技术的基础。2.2的主要缺点。复杂指令集电脑(complex instruction set computer)

(1)1)CISC最直观的缺点是指令集太复杂。

(2)微程序技术是CISC的重要支柱。每一条复杂的指令都只能通过执行一个解释性的微程序来完成，这需要多个CPU周期，从而降低了机器的处理速度。

(3)由于指令系统过于庞大，高级语言编译器的目标指令种类繁多，编译器本身冗长复杂，很难优化编译器生成真正高效的目标代码。

(4)CISC强调完善的中断控制，这必然导致动作繁多、设计复杂、开发周期长。

(5)CISC给芯片设计带来很多困难，导致芯片种类更多，出错概率更高，成本更高，成品率更低。

3.3的基本特征。精简指令集计算

(1)简化指令的数量

(2)简化指令格式

(3)采用单周期指令。

(4)采用寄存器操作。

(5)硬连线控制逻辑

(6)优化编译器

4.4的关键技术。精简指令集计算

(1)重叠寄存器窗口技术在伯克利的RISC项目中，首次采用了重叠寄存器窗口技术。

(2) RISC，一种优化的编译技术，使用大量的寄存器。如何合理分配寄存器，提高寄存器的使用效率，减少内存访问次数等。，应该通过编译器技术的优化来实现。