复杂指令集系统与精简指令集系
在计算机系统结构发展的过程中， 指令系统的优化设计有两个截然相反的方向， 一个是增强指令的功能， 设置一些功能复杂的指令， 把一些原来由软件实现的、 常用的功能改用硬件的指令系统来实现， 这种计算机系统称为复杂指令系统计算机（ Complex Instruction Set Computer， CISC）； 另一个是尽量简化指令功能， 只保留那些功能简单， 能在一个节拍内执行完成指令， 较复杂的功能用一段子程序来实现， 这种计算机系统称为精简指令系统计算机（Reduced Instruction Set Computer， RISC）。

1、CISC 指令系统的特点
CISC 指令系统的主要特点如下：

不采用流水线技术

（1） 指令数量众多。 指令系统拥有大量的指令， 通常有 100～250 条。

（2）指令使用频率相差悬殊。最常使用的是一些比较简单的指令， 仅占指令总数的 20%，但在程序中出现的频率却占 80%。 而大部分复杂指令却很少使用。

（3） 支持很多种寻址方式。 支持的寻址方式通常为 5～20 种。

（4） 变长的指令。 指令长度不是固定的， 变长的指令增加指令译码电路的复杂性。

（5） 指令可以对主存单元中的数据直接进行处理。 典型的 CISC 通常都有指令能够直接对主存单元中的数据进行处理， 其执行速度较慢。

（6） 以微程序控制为主。 CISC 的指令系统很复杂， 难以用硬布线逻辑（组合逻辑） 电路实现控制器， 通常采用微程序控制。

2、RISC 指令系统的特点
RISC 要求指令系统简化， 操作在单周期内完成， 指令格式力求一致， 寻址方式尽可能减少， 并提高编译的效率， 最终达到加快机器处理速度的目的。 RISC 指令系统的主要特点如下。

（1） 指令数量少。 优先选取使用频率最高的一些简单指令和一些常用指令， 避免使用复杂指令。 只提供了 LOAD（从存储器中读数） 和 STORE（把数据写入存储器） 两条指令对存储器操作， 其余所有的操作都在 CPU 的寄存器之间进行。

（2） 指令的寻址方式少。 通常只支持寄存器寻址方式、 立即数寻址方式和相对寻址方式。

（ 3） 指令长度固定， 指令格式种类少。 因为 RISC 指令数量少、 格式少、 相对简单，其指令长度固定， 指令之间各字段的划分比较一致， 译码相对容易。

（ 4） 以硬布线逻辑控制为主。 为了提高操作的执行速度， 通常采用硬布线逻辑（ 组合逻辑） 来构建控制器。即采用硬布线组合逻辑控制器

（ 5） 单周期指令执行， 采用流水线技术。 因为简化了指令系统， 很容易利用流水线技术， 使得大部分指令都能在一个机器周期内完成。 少数指令可能会需要多周期， 例如， LOAD/STORE 指令因为需要访问存储器， 其执行时间就会长一些。

（ 6） 优化的编译器： RISC 的精简指令集使编译工作简单化。 因为指令长度固定、 格式少、 寻址方式少， 编译时不必在具有相似功能的许多指令中进行选择， 也不必为寻址方式的选择而费心， 同时易于实现优化， 从而可以生成高效率执行的机器代码。

（ 7） CPU 中的通用寄存器数量多， 一般在 32 个以上， 有的可达上千个。

大多数 RISC 采用了 Cache 方案， 使用 Cache 来提高取指令的速度。 而且， 有的 RISC使用两个独立的 Cache 来改善性能。 一个称为指令 Cache， 另一个称为数据 Cache。 这样，取指令和取数据可以同时进行， 互不干扰