RISC 里面的"快速处理指令的电路"具体指的是什么电路单元？

[feast]

类似老黄 GPU 的双倍频率 ALU ？ NVIDIA 的 GPU 可以看做是 MIMD RISC 处理器，但是可是 x86 好像也有类似 ALU 倍频的功能啊，我反正没找到任何实物可以支撑这一点，这教材够古老的，0 几年的

'RISC 是精简指令集 CPU，指令位数较短，内部还有快速处理指令的电路，使得指令的译码与数据的处理较快，所以执行效率比 CISC 高，不过，必须经过编译程序的处理，才能发挥它的效率，IBM 的 Power PC 为 RISC CPU 的结构，CISCO 的 CPU 也是 RISC 的结构。'

所谓的“快速处理指令”，意思大概就是单指令，从压入处理器开始，到走完流水线，消耗的时间更短，RISC 本来流水线就短，当然更快，常见的 ARM 流水线长度仅有个位数，x86 至少都是十几级，当然单指令相比下来处理速度就更慢了

[9LCRwvU14033RHJo]

快速处理指令的电路……大概是指流水线。RISC 主要的优势就是指令简单、一致，方便设计流水线。

[feast]

@user8341 流水线长度，ARM 的确很短，但是怎么体现出来比 X86 快的？按照 EDA 行业的经验，电子在硅基上的迁移速率都是一样的，何来的单位长度内速度更快这个说法？个人感觉这个说法是有问题的

[feast]

指令短，消耗的地址位少，当然周期内处理的指令数据就更多，但是什么叫“快速处理”，感觉被微电子坑了

[vk42]

从后面“使得指令的译码与数据的处理较快”的描述，应该是指指令和数据预取吧，RISC 定长指令做这些比较简单，但 x86 也不是没有，只是不等长指令实现太复杂

[feast]

只能说，同样的时间内，ARM 的整条流水线能被执行更多次，但是如果堆叠到 x86 流水线同等长度的话，理论上流水线延迟应该是和 x86 一样的，可能这就是“快速处理”说法的来源

[feast]

@vk42 x86 内部的微操作其实早就是类似 RISC 的了，x86 理论上不能叫纯 CISC

[9LCRwvU14033RHJo]

@feast
速度快是因为并行化了，一个数据通路同时执行很多条指令。如果你只看 1 条指令，确实没有更快。但是它是多条并行执行，所以才更快。

[feast]

@vk42 不用过度复杂理解，ARM 主要是把译码交给软件了，x86 则是硬件实现，前者所以硬件要简单很多

[feast]

@user8341 问题是并行化 x86 的 MMX 可是早就有的

[9LCRwvU14033RHJo]

@feast 都是并行化没错，但是原理不一样。MMX 是 SIMD，这里说的是 pipeline，不是一个层面上的。

[vk42]

@feast 这和内部微操作有啥关系，你编译器做再多，CPU 也只能从内存取机器码做译码，你还能直接从编译器跳过取码器直接喂执行单元不成……建议 lz 先补下体系结构的课程

[des]

就是指的流水线吧，另外 RISC 还有其他的好处
https://en.wikipedia.org/wiki/Classic_RISC_pipeline
https://www.cs.bgu.ac.il/~caspl162/wiki.files/RISC%20&%20Performance.pdf

[9LCRwvU14033RHJo]

SIMD 是单指令多数据流。pipeline 还是单数据流哦，只不过这个数据流上同时执行着多条指令（的不同阶段），神奇吧。

[feast]

@vk42 我知道你的意思，我的意思是 RISC 的编译器的确就是替代了一部分 x86 译码这块的功能，生成的指令执行难度跟 x86 内部的微操作类似，不然也不会有那么多人抱怨 RISC 编译器难写了

[feast]

@user8341 pipeline 上同时喂多个指令？看来这真是我的知识盲区了，是不是跟 x86 的 OOO execution 有点类似？

[vk42]

另外对于国内计算机教材实在不能细扣，建议配合国内经典教材服用……

[feast]

@des 目前来看，应该就是描述的流水线，理解出现了问题

[vk42]

@feast 就是多发射啊，可以去了解下 superscalar

[vk42]

@feast 另外 OOO 不是 x86 独有的，现在体系大部分都有 OOO

[feast]

@vk42 问题是 x86 早就是超标量了啊，起码在这个教程之前的 Pentium II 都已经是了，8086 就不说了

[vk42]

@feast 这个教材字面描述很模糊，基本就是科普级别，不知道是什么课程，这种严谨和新不新没啥关系。你也知道了现在很多 CISC 和 RISC 分界已经没有那么严格了，很多东西内部实现大家都是共享的，更多区别还是机器码表示形式上了，对 CPU 实现来说那就是取码器和译码器的区别了。之前写玩具 CPU 把 x86 实现换个 decoder 简单改改就能上 MIPS

[feast]

@vk42 你也注意到严谨性这个问题了，我会告诉你是职称定级的内容？问题就在这里，RISC 同等长度的流水线执行会比 CISC 快？可能有我不了解的具体流水线设计差异导致流水线复杂度不同，但以我的知识储备来看为了提供相对繁多的的分支，x86 作为 CISC 其流水线每一级肯定是比 RISC 要复杂一些的，每一级从微电子设计的角度来讲是会导致行波走过的距离不一样的，最后速度肯定跟 RISC 不同

[feast]

@vk42 像老黄的 Denver，极端的用 VLIW 的 SIMD RISC 模拟 x86，x86 指令译码都在用软件实现，CISC 和 RISC 其实本质上就是软件和硬件难度平衡的调整，两个方向，AMD 放弃 VLIW 就是因为编译器实在太难写了

[vk42]

@feast 评职称的东西那更没必要细扣了，看都没人看的东西……
还是那个道理，x86 和 RISC 最大的区别在取码译码，本质上和流水线本身设计没太大关系。Intel 早几年搞深流水是为了极致压迫 cycle 上高频，而且你说反了，深流水的每一级是更简单了。简单的例子，原本把大象放进冰箱要三步
1. 打开冰箱
2. 把大象放进去
3. 关上冰箱
你现在为了增加级数，每一步都再拆分，比如打开冰箱分成握住把手，拉开一半，再拉一半这样
但当然级数多了整个流水线的控制确实复杂了。

#23 超标量不止有 VLIW，CPU 的多发射可以做自动多指令发射，感兴趣可以去看看体系架构圣经: Computer Architecture: A Quantitative Approach

这问题扯得也太远了……就你原问题，结合那个句子前面句，我还是认为说的是取指加译指单元

[feast]

@vk42 哈哈，只是感觉学得太透还不如人家死记硬背的，考虑的东西过多，的确，当年 Prescott 主频就是 31 级深流水线带来的，但是他这个说法很像是在诱导人理解为在整个 CPU 内部，存在类似 NVIDIA 的双倍频 ALU 的东西，然而我实际印象中除了算数单元，没见过指令分支能倍频的，看来还是得多看点英语教材，国内的语言风格实在不严谨

[feast]

@vk42 另外，我对整段话其他的都没有疑问，主要就是这个“快速处理指令”比较迷惑人，“使得指令的译码与数据的处理较快”，他这个较是和上文的 CISC 做对比，没有 x86 指令到类 RISC 微操作的译指自然快

[9LCRwvU14033RHJo]

David Patterson 有篇科普文章概括介绍了 RISC 与 x86 的恩怨情仇。

链接：ieeexplore.ieee.org/document/8220478

Intel 赢了上半场

硬件将 x86 指令转换为类似 RISC 的指令，从而允许 intel“抄袭”RISC 带来的种种性能改进，比如长流水线、每个时钟周期获取多条指令，分支预测。凭借出色的半导体处理和电路设计，80×86 ISA 最终提供了最快的处理器。它在 2000 年代取代了 RISC 的小型服务器市场，以补充其对 PC 市场几乎的垄断。

后 PC 时代 RISC 逆转胜

鉴于 PC 和服务器的微处理器的晶体管预算很大，因此在能量和硬件转换方面的额外开销是可以承受的，但是对于嵌入式市场而言，这太昂贵了。例如，近 100 ％的 Android 和 Apple 手机和平板电脑使用 RISC 处理器。图 1 显示了过去十年中数十亿的 RISC 出货量，自 2007 年以来增长了 7 倍，并且以每年 24 ％的速度增长。

[feast]

@user8341 实际上 CISC 和 RISC 如果从概念上看，跟安卓的 JIT 和 AOT 概念有点类似，后者先进行复杂的预编译

[clxtmdb]

应该是指 指令流水线吧，，，不过看回帖基本讨论完毕了

[feast]

@clxtmdb 是的 RISC 的流水线设计更简单，路径更短是肯定的

[aneostart173]

前端译码器吧。