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精简指令集

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-01-31 16:32
tags:

-

2021年1月31日发(作者:llw)


RISC


的英文全称是


Reduced Instruction Set Computer


,中文是精简指令集计算机。特点


是所有指令的格式都是一致的,


所有指令的指令周期也是相同的 ,


并且采用流水线技术。



中高档服务 器中采用


RISC


指令的


CPU


主要有


Compaq


(康柏,即新惠普)公司 的


Alpha



HP

< br>公司的


PA-RISC



IBM


公司的


PowerPC



MIPS


公司的


MIPS



SUN


公司的


Spare




在分子生物学中


RIS C



RNA


诱导沉默复合物。


RNA


诱导沉默复合物



RNA-induced


silencing


compl ex,RISC





RNA


干扰技术中起作用的重要物质。


一定数量的外源 性双链


RNA



dsRNA

< p>


进入细胞后,被类似于核糖核酸酶Ⅲ的


Dice r


酶切割成短的


21~23bp


的双链 小干扰


RNA



si


RNA


),


si RNA


与解旋酶和其它因子结合,形成


RNA


诱导沉默复合 物(


RISC


)。激活


RISC


需要一个依赖


ATP


的将小分子


RNA


解双链的过程。


激活的


RISC


通过碱基配对定位到同源


mRNA

< br>转录本上,并在距离


siRNA


3'

< br>端


12


个碱基的位置切割


mRN A


。切割的机制尚不明了,但每个


RISC

都包含一个


siRNA


和一个不同于


Dicer



RNA


酶。

< p>
因此,


siRNA


能够以序列同源互补的


mRNA


为靶点,通过促使特定基因的


mRNA


降解来高效、特意地阻断体内特定基因表达,诱发


细胞呈现出特 定基因表达降低表型。



中文名


RNA


诱导沉默复合物



外文名


RNA-induced silencing complex,RISC


目录



1


简介



2


发展背景



?



发展分歧



?



提出原由



3


优势



4


特征



5


结构特点



6


发展前景



1


简介



编辑




精简 指令集,是计算机中央处理器的一种设计模式,也被称为


RISC(Reduced Instruction


Set Computer


的缩写< /p>


)



[1]


这种 设计思路对指令数目和寻址方式都做了精简,使其实现更


容易,


指令并行执行程度更好,


编译器的效率更高。


常用的精指令集微 处理器包括


DECAlpha



ARC



ARM



A VR



MIPS


PA-RISC



PowerArchitecture(


包括


PowerPC)



SPARC


等。这种设


计思路最早的产生缘自于有人 发现,尽管传统处理器设计了许多特性让代码编写更加便捷,


但这些复杂特性需要几个指 令周期才能实现,


并且常常不被运行程序所采用。


此外,


处理器


和主内存之间运行速度的差别也变得越来越大。在这些因素促使 下,出现了一系列新技术,


使处理器的指令得以流水执行,


同时 降低处理器访问内存的次数。


早期,


这种指令集的特点


是指令数目少,


每条指令都采用标准字长、


执行 时间短、


中央处理器的实现细节对于机器级


程序是可见的。



2


发展背景



编辑




在早 期的计算机业中,


编译器技术尚未出现。


程序是以机器语言或汇 编语言完成的。


为了便


于编写程序,计算机架构师造出越来越复 杂的指令,可以高阶程序语言直接陈述高阶功能。


当时的看法是硬件比编译器更易设计, 所以复杂的东西就加进硬件了。



加速复杂化的其它因素是缺乏 大内存。内存小的环境中,具有极高讯息密度的程序较有利。


当内存中的每一字节如此珍 贵,


例如储存某个完整系统只需几千字节,


它使产业移向高度编


码的指令、


长度不等的指令、执行多个操作的指令,和执行数据 传输与计算的指令。当时指


令封包问题远比易解的指令重要。



那时使用磁性技术


,


内存不仅小,而且 很慢。这是维持极高讯息密度的其它原因。借着具有


极高讯息密度封包,当必须存取慢速 资源时可以降低频率。



CPU


只有少数缓存器的两个原因︰



CPU


内部缓存器远贵于外部内存。以当时的集成电路技术水准 ,大缓存器集对芯片或电路板


区域只是多余的浪费。



具有大数量的缓存器将需要大数量的指令位


(


使 用珍贵的


RAM)


以做为缓存器指定器。



基于上述原因,


CPU


设计师试着 令指令尽可能做更多的工作。这导致一个指令将做全部的工


作︰读入两个数字,


相加,


并且直接在内存储存计算结果。


其它版本 将从内存读取两个数字,


但计算结果储存在缓存器。另一个版本将从内存和缓存器各读一 个数字,并再次存入内存。


以此类推。这种处理器设计原理最终成为复杂指令集


(CISC)




当时 的目标是给所有的指令提供所有的寻址模式,此称为「正交性」。这在


CPU


上导致了


一些复杂性,但就理论上每个可能的命令都可以单独的调试( 调用,


be


tuned


),这样使得


程序员能够比用简单的命令来得更快速。



这类的设计最终可以由光谱的两端来表达,


6502


在光谱的一端,



VAX


在光谱的另一端。


单价


25

美元的


1MHz 6502


芯片只有单一的通用缓存器,



但它的 极精简的单周期内存界面



single-cycle memory interface


)让一个位的操作效能和更高频率设计几乎相同,例 如



4MHz Zilog Z80


在使用相同慢速的记忆芯片下(大约近似


300ns


)。



发展分歧





精简指令集



在计算机指令系统的优化 发展过程中,出现过两个截然不同的优化方向:


CISC


技术和


RISC


技术。


CISC


是指复杂指令系统计算机


(ComplexInstructionSetC omputer)



RISC


是指精减 指


令系统计算机


(ReducedInstructionSe tComputer)


。这里的计算机指令系统指的是计算机的


最低层的机器指令,


也就是


CPU


能够 直接识别的指令。


随着计算机系统的复杂,


要求计算机


指令系统的构造能使计算机的整体性能更快更稳定。


最初,


人们采用的优化方法是通过设置


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实现,









的< /p>









< p>
















机< /p>




ComplexInstructi onSetComputer


,简称


CISC

< br>。另一种优化方法是在


20


世纪


80


年代才发展


起来的,


其基本思想是 尽量简化计算机指令功能,


只保留那些功能简单、


能在一个节拍 内执


行完成的指令,


而把较复杂的功能用一段子程序来实现,< /p>


这种计算机系统就被称为精简指令


系统计算机.即


ReducedInstructionSetComputer


,简称


RISC



RISC


技术的精华就是通过


简化计算机指令功能,


使指令的平均执行周 期减少,


从而提高计算机的工作主频,


同时大量


使用通用寄存器来提高子程序执行的速度



提出原由




IBM


公司设在纽约


Yorktown




研究中心于


1975


年组织力量研究指令系统的


合理性问题.


因为当时已感 到,


日趋庞杂的指令系统不但不易实现.


而且还可能降低系统性


能.


1979


年以帕特逊教授为首的一 批科学家也开始在美国加州大学伯克莱分校开展这一研


究.结果表明,

< br>CISC


存在许多缺点.首先.在这种计算机中.各种指令的使用率相差悬殊:< /p>


一个典型程序的运算过程所使用的


80%


指令.只占一个处理器指令系统的


20%


.事实上最频

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