RISC处理器设计

RISC处理器设计RISC系统结构基本思想：简单结构的高效实现体：指令系统结构操作：简单数据：Load-Store结构，寻址方式简单编码：定长相：实现与使用方式简化硬件，提高主频指令流水线技术：寄存器操作容易解决相关编译技术用：性能及兼容性性能：每条指令周期数差不多，主频高，CPI高流水及多发射技术在提高性能的前提下不影响兼容性指令系统结构指令系统的设计原则指令系统在计算机中的位置硬件和软件的界面设计要求兼容性：在很长时间内保持不变通用性：适合于各种应用方便：编译器或程序员觉得好用，有较多功能高效：便于CPU设计的优化，不同的实现方法得到不同的性能指令系统与系统结构50-60年代ComputerArchitecture=ComputerArithmetic70-80年代ComputerArchitecture=InstructionSetDesign90年代以后ComputerArchitecture=DesignofCPU,MemorySystem,I/OSystem,MultiprocessorsSearchingthespaceofpossibledesignsatalllevelsofcomputersystems影响指令系统设计的因素工艺技术早期的硬件昂贵，简化硬件是指令系统设计的主要因素如何发挥存储层次的效率，如何利用芯片面积系统结构增加指令功能还是提高主频？并行性：SIMD、向量、多发射（兼容性好）、PIM操作系统多进程支持、虚地址空间等编译技术与程序设计语言指令的表达能力应用程序兼容性工艺技术的发展（1）工艺技术是处理器技术发展的源动力集成度及CPU主频提高快，访存延迟提高慢1990年：33MHzIntel386,80ns访存延迟1996年：266MHzIntelPII,60ns访存延迟上述趋势影响系统结构研究的内容并行技术：流水线、多处理器、磁盘阵列存储层次网络集成度延迟逻辑电路2倍/3年2倍/3年存储器