1.2  例题分析

　　例题9（软件评测师2008年5月上午第2题）现有4级指令流水线，分别完成取指、取数、运算和传送结果4步操作。若完成上述操作的时间依次为 9ns、10ns、6ns及8ns,则流水线的操作周期应设计为 （10） ns.

（10）A.6   B.8   C.9   D.10

答案：D

例题分析：

本题考查流水线的工作原理。

流水线的基本原理是把一个重复的过程分解为若干个子过程，前一个子过程为下一个子过程创造执行条件，每一个过程可以与其他子过程同时进行。流水线各段执行时间最长的一段为整个流水线的瓶颈，一般将其执行时间称为"流水线的周期".

　　例题10（软件评测师2007年5月上午第3题）下面的描述中， （11） 不是 RISC 设计应遵循的设计原则。

（11）A.指令条数应少一些

B.寻址方式尽可能少

C.采用变长指令，功能复杂的指令长度长而简单指令长度短

D.设计尽可能多的通用寄存器

答案：C

例题分析：

本题考查RISC的概念。

RISC（reduced instruction set computer,精简指令集计算机）和CISC（Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机）是目前设计制造微处理器的两种典型技术。早期的计算机部件比较昂贵、主频低且运算速度慢，为了提高运算速度，人们不得不将越来越多的复杂指令加入到指令系统中，以提高计算机的处理效率，从而逐步形成复杂指令集计算机体系。

Intel公司的X86系列CPU是典型的CISC体系的结构，从最初的8086到后来的Pentium系列，每一代新的CPU都会有自己新的指令。而为了兼容以前的CPU平台上的软件，旧的CPU的指令集又必须保留，从而使指令的解码系统越来越复杂。

CISC可以有效地减少编译代码中指令的数目，使取指操作所需要的内存访问数量达到最小化。此外CISC可以简化编译器结构，它在处理器指令集中包含了类似于程序设计语言结构的复杂指令。这些复杂指令减少了程序设计语言和机器语言之间的语义差别，而且简化了编译器的结构。

但是在CISC中很难实现指令流水操作，而且指令的时钟周期比较长。由于指令流水和短的时钟周期都是快速执行程序的必要条件，因此CISC体系结构对于高效处理器而言不太合适。

RISC是一种执行较少类型计算机指令的微处理器，起源于80年代的MIPS主机。RISC微处理器不仅精简了指令系统，而且采用超标量和超流水线结构。由于指令数目只有几十条，所以大大增强了并行处理能力。如：1987年Sun Microsystem公司推出的SPARC芯片就是一种超标量结构的RISC处理器，而SGI公司推出的MIPS处理器则采用超流水线结构，这些RISC处理器在构建并行精简指令系统多处理机中起着核心的作用。

RISC处理器是当今Unix领域64位多处理机的主流芯片，其特点一是由于指令集简化后，所以流水线及常用指令均可用硬件执行；二是采用大量的寄存器，使大部分指令操作都在寄存器之间进行，提高了处理速度；三是采用缓存-主机-外存三级存储结构，使取数与存数指令分开执行。处理器可以完成尽可能多的工作，并且不因从存储器存取信息而放慢处理速度。

由于RISC处理器指令简单、采用硬布线控制逻辑、处理能力强且速度快，所有世界上大部分Unix工作站和服务器厂商均采用RISC芯片制作CPU.例如，原DEC的Alpha21364、IBM的Power PC G4、HP的PA-8900、SGI的R12000A和SUN Microsystem公司的Ultra SPARC系列等。

RISC 和CISC都试图在体系结构、操作运行、软件硬件、编译时间和运行时间等诸多因素中做出平衡，以求达到高效的目的，但采用的方法不同，其差异表现在以下几个方面。

（1）指令系统：RISC设计者把主要精力放在那些经常使用的指令上，尽量使其具有简单高效的特色。不常用的功能则通过组合指令来完成。因此在RISC 机器上实现特殊功能时效率可能较低，但可以利用流水和超标量技术加以改进和弥补；CISC 计算机的指令系统比较丰富，有专用指令来完成特定的功能，因此处理特殊任务效率较高。

（2）存储器操作：RISC对存储器操作有限制，使控制简单化；而CISC 机器的存储器操作指令多，并且操作直接。

（3）程序：RISC汇编语言程序一般需要较大的内存空间，实现特殊功能时程序复杂，不易设计；CISC 汇编语言程序编程相对简单，科学计算及复杂操作的程序社设计相对容易，效率较高。

（4）中断：RISC 机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断；而CISC机器是在一条指令执行结束后响应中断。

（5）CPU:RISC CPU 包含有较少的单元电路，因而面积小、功耗低；CISC CPU 包含有丰富的电路单元，因而功能强、面积大且功耗大。

（6）设计周期：RISC微处理器结构简单、布局紧凑、设计周期短，且易于采用最新技术；CISC微处理器结构复杂，设计周期长。

（7）用户使用：RISC微处理器结构简单、指令规整、性能容易把握且易学易用；CISC微处理器结构复杂且功能强大，实现特殊功能容易。

（8）应用范围：由于RISC指令系统的确定与特定的应用领域有关，故RISC 机器更适合于专用机；CISC 机器则更适合于通用机。

返回目录：软件评测师试题精编第1章计算机系统构成

编辑推荐软考中级软件评测师复习重点汇总

软考软件评测师考试基础知识汇总

软件评测师培训学习笔记汇总