處理器架構 (一)發展歷史

目前已存的指令集架構有4種:

複雜指令集運算(Complex Instruction Set Computing，CISC);

精簡指令集運算(Reduced Instruction Set Computing，RISC) ;

顯式並行指令集運算(Explicitly Parallel Instruction Computing，EPIC); // EPIC是Intel和HP從VLIW中發展出來的，目前好像只有Intel的IA-64架構下的純64位微處理器的Itanium/Itanium 2採用EPIC。

超長指令字指令集運算(VLIW) // 基於VLIW研發的CPU架構主要用於早期的小型機，現在已基本消亡

// 目前比較流行的指令集只剩下:CISC和RISC

歷史發展

• cisc的發展及問題

CISC在20世紀90年代前被廣泛的使用，其特點是通過存放在只讀存儲器中的微碼(microcode)來控制整個處理器的運行。早期的計算機部件比較昂貴，主頻低，運算速度慢。爲了提高運算速度，人們不得不將越來越多的複雜指令加入到指令系統中，以提高計算機的處理效率。隨着需求的不斷增加，設計的指令越來越多，爲支持這些新增的指令並保持兼容以前的指令，計算的體系結構越來越複雜。
然而，在CISC指令集的各種指令中，其使用頻率卻相差懸殊，大約有20%的指令會被反覆使用，佔整個程序代碼的80%。而餘下的80%的指令卻不經常使用，在程序設計中只佔20%。

CISC:Intel和AMD的X86架構都是基於CISC，包括X86和X86-64。

• risc的萌芽及崛起

爲改變這種狀況，1980年Patterson和Ditzel 兩位學者完成了一篇題爲《精簡指令集計算機概述》的開創性論文，全面提出了精簡指令集的設計思想，隨後，柏克來大學的研究生依照此理論基礎，設計出了第一顆精簡指令集處理器RISC I，這顆處理器遠比當時已經相當流行的CISC處理器簡單的多，在設計上所花費的功夫也降低許多，但整體功能上的表現卻與CISC處理器不相上下。從此處理器設計方向便分別向着這兩個大的方向發展。基於指令集的CPU架構。


RISC: 包括ARM架構、MIPS架構、IBM 的PowerPC架構、SUN 的 Ultra SPARC架構。

• EPIC 的 萌芽及消亡

IA－64架構是英特爾爲了全面提高以前IA－32位處理器的運算性能，是Intel和Hp共同開發了6年的64位CPU架構，是專爲服務器市場開發的一種全新的處理器架構，它放棄了以前的x86架構，認爲它嚴重阻礙了處理器的性能提高。它的最初應用是英特爾的Itanium（安騰）系列服務器處理器，2009年最新的Itanium 2系列處理器也是採用這一架構的。由於它不能很好地解決與以前32位應用程序的兼容，所以應用受到較大的限制，儘管目前Intel採取了各種軟、硬方法來彌補這一不足，但隨着AMD Operon處理器的全面投入，Intel的IA－64架構的這兩款處理器前景不容樂觀。


x86指令本身屬於CISC體系，IA64具有部分RISC和CISC特性所以一般被獨立看待