29 | CISC和RISC：为什么手机芯片都是ARM？

徐文浩

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该思维导图由 AI 生成，仅供参考

我在第 5 讲讲计算机指令的时候，给你看过 MIPS 体系结构计算机的机器指令格式。MIPS 的指令都是固定的 32 位长度，如果要用一个打孔卡来表示，并不复杂。
MIPS 机器码的长度都是固定的 32 位
第 6 讲的时候，我带你编译了一些简单的 C 语言程序，看了 x86 体系结构下的汇编代码。眼尖的话，你应该能发现，每一条机器码的长度是不一样的。
Intel x86 的机器码的长度是可变的
而 CPU 的指令集里的机器码是固定长度还是可变长度，也就是复杂指令集（Complex Instruction Set Computing，简称 CISC）和精简指令集（Reduced Instruction Set Computing，简称 RISC）这两种风格的指令集一个最重要的差别。那今天我们就来看复杂指令集和精简指令集之间的对比、差异以及历史纠葛。
CISC VS RISC：历史的车轮不总是向前的在计算机历史的早期，其实没有什么 CISC 和 RISC 之分。或者说，所有的 CPU 其实都是 CISC。
虽然冯·诺依曼高屋建瓴地提出了存储程序型计算机的基础架构，但是实际的计算机设计和制造还是严格受硬件层面的限制。当时的计算机很慢，存储空间也很小。《人月神话》这本软件工程界的名著，讲的是花了好几年设计 IBM 360 这台计算机的经验。IBM 360 的最低配置，每秒只能运行 34500 条指令，只有 8K 的内存。为了让计算机能够做尽量多的工作，每一个字节乃至每一个比特都特别重要。

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RISC架构的崛起使得ARM在移动设备领域战胜Intel。RISC架构通过精简指令集简化了CPU的硬件设计和开发难度，提升了执行效率。相比之下，CISC架构通过优化指令数来减少CPU的执行时间。随着计算机性能的提升和存储空间的增加，RISC架构逐渐取代了CISC架构，成为新CPU的主流选择。尽管Intel仍然采用CISC架构，但ARM架构在移动设备和服务器领域取得了成功。ARM的成功还得益于功耗优先的设计和低价策略。此外，文章还提到了Intel的微指令架构和AMD的64位架构，以及ARM和RISC-V的发展趋势。总的来说，RISC架构的优势、ARM的成功原因以及未来开源CPU的发展趋势是本文的重点内容。文章还介绍了Intel的x86 CPU的“微指令”的设计思路，以及开源的RISC-V对计算机工程师们的影响。同时，推荐了一篇论文，深入研究了Intel和ARM的差异，并得出了结论。最后，课后思考提出了关于Intel的Atom CPU的问题，引发读者思考和探索。

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Geek_guo
老师预测的很准，阿里的玄铁就是基于RSIC-v的
2019-08-06
3
27
程序员花卷
这节就好像了解历史一样，开了眼界
2019-12-20
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24
南山
开阔了视野。另外想插句题外话: 设计思想都是通用的，灵活应用，能选择最适合的才是关键
2019-07-01
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天使也有爱
我觉得最主要是arm生态比intel 要好，只授权不生产cpu, 只收授权费，也让其他厂家扩展自己的功能，像百花齐放那种，还有就是价格便宜，功耗低
2020-05-24
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大王叫我来巡山
我第一次看懂RSIC和CSIC，感觉上学时候老师讲了很多都没明白，应该是不成体系
2019-12-30
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Adam Lau
我不太懂请见谅。复杂指令可以用简单指令组合替代，这个理念我是明白了，但是我没学过不清楚，老师可否举一些例子，什么样的复杂指令可以用什么样的简单指令替代。
2020-06-12
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墨渊战神01
pc时代有intel, 移动互联网时代有arm，物联网时代是不是会有更低功耗更高效的架构出现？
2019-07-26
1
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活的潇洒
我工作的这10多年里用的都是Intel 的 x86 CPU、对于ARM只知道是嵌入式、应用才交换机、路由器、智能手机领域，至于到底和Intel 的 x86 CPU底层的实现原理有什么区别我一直都不是很明白，一直有这样的疑问，但是不知道应该去哪里问？正好看到这篇文章我才明白了 day29 笔记：https://www.cnblogs.com/luoahong/p/11330406.html
2019-08-21
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xindoo
atom是面向移动市场的，所以肯定会以低功耗为设计导向，我觉得肯定会大量参考rsic的设计，但atom貌似是可以运行windows的，应该还是x86的指令集。
2019-07-01
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A君
ARM的策略是做减法，减少指令数，减少cpu性能，减少公司业务。微指令由指令译码器将复杂指令转成多条简单指令，虽然指令处理效率高了，但译码所要花的时间也更长了。
2020-07-07

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