RISC是英文“Reduced Instruction Set Computing ” 的縮寫，中文意思是“精簡指令集”。

　　它是在CISC指令系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，有人對CISC機進行測試表明，各種指令的使用頻度相當懸殊，最常使用的是一些比較簡單的指令，它們僅占指令總數(shù)的20%，但在程序中出現(xiàn)的頻度卻占80%。復雜的指令系統(tǒng)必然增加微處理器的復雜性，使處理器的研制時間長，成本高。并且復雜指令需要復雜的操作，必然會降低計算機的速度。基于上述原因，20世紀80年代RISC型CPU誕生了，相對于CISC型CPU ，RISC型CPU不僅精簡了指令系統(tǒng)，還采用了一種叫做“超標量和超流水線結(jié)構(gòu)”，大大增加了并行處理能力。

　　RISC指令集是高性能CPU的發(fā)展方向。它與傳統(tǒng)的CISC（復雜指令集）相對。相比而言，RISC的指令格式統(tǒng)一，種類比較少，尋址方式也比復雜指令集少。當然處理速度就提高很多了。目前在中高檔服務器中普遍采用這一指令系統(tǒng)的CPU，特別是高檔服務器全都采用RISC指令系統(tǒng)的CPU。RISC指令系統(tǒng)更加適合高檔服務器的操作系統(tǒng)UNIX，現(xiàn)在Linux也屬于類似UNIX的操作系統(tǒng)。RISC型CPU與Intel和AMD的CPU在軟件和硬件上都不兼容。

　　目前，在中高檔服務器中采用RISC指令的CPU主要有以下幾類：PowerPC處理器、SPARC處理器、PA-RISC處理器、MIPS處理器、Alpha處理器。

　　RISC這種指令集運算包括HP的PA-RISC，IBM的PowerPC，Compaq（被并入HP）的Alpha，MIPS公司的MIPS，SUN公司的SPARC等。目前只有UNIX，Linux，MacOS等操作系統(tǒng)運行在RISC處理器上。

　　常見的精簡指令集微處理器包括AVR、PIC、ARM、DEC Alpha、PA-RISC、SPARC、MIPS、Power架構(gòu)等。

　　早期，這種CPU指令集的特點是指令數(shù)目少，每條指令都采用標準字長、執(zhí)行時間短、CPU的實現(xiàn)細節(jié)對于機器級程序是可見的等等。

　　實際上在后來的發(fā)展中，RISC與CISC在爭吵的過程中相互學習，現(xiàn)在的RISC指令集也達到數(shù)百條，運行周期也不再固定……雖然如此，RISC設(shè)計的根本原則－－針對流水線化的處理器優(yōu)化－－沒有改變。

　　RISC指令集的五個周期

　　這五個時鐘周期分別為：IF（Instruction fetch，取指令），ID（Instruction decode/register fetch cycle，指令解碼），EX（Execution/effective address cycle，執(zhí)行），MEM（Memory access，內(nèi)存訪問）， WB（Write-back cycle，寫回）。

　　IF：根據(jù)PC（program counter，程序計數(shù)器）中所存儲的內(nèi)存地址，在內(nèi)存中找到該地址所指向的指令，并將該指令存儲在寄存器中。同時，PC指向下一條指令，完成這個操作要求PC加4（以32位指令集為例，如果是64位則要加8）。

　　ID ： 操作從IF階段獲取來的指令。將指令解碼，最終找到指令所需要的寄存器中存儲的數(shù)據(jù)。如果該指令只一條跳轉(zhuǎn)指令，那么在這一階段需要根據(jù)跳轉(zhuǎn)指令的意義對獲取的值進行比較，如果比較結(jié)果為true則執(zhí)行跳轉(zhuǎn)，如果比較結(jié)果為false則不執(zhí)行跳轉(zhuǎn)，繼續(xù)下一條指令的執(zhí)行；如果指令需要對指令中某些位進行填充，也在ID階段完成，比如對高四位進行填充以滿足指令結(jié)果是32位；計算可能跳轉(zhuǎn)的指令的地址。

　　EX ： ALU（Arithmetic Logic Unit，算術(shù)邏輯單元）對ID階段的結(jié)果進行計算。在ID階段已經(jīng)獲得了指令計算所需要的寄存器的值，那么在EX階段需要根據(jù)指令的意義對這些寄存器的值進行計算。計算根據(jù)指令的不同變得不同。主要有三種類型的ALU計算：1. ALU根據(jù)ID中補充的地址，對有效的地址單元進行計算，最終得到所需要的內(nèi)存的地址；2. 根據(jù)指令的意義，對從寄存器中獲取的值，進行操作，比如對兩個寄存器的值進行相加；3. 根據(jù)寄存器的值以及補充的值，計算出立即數(shù)的結(jié)果。

　　MEM：如果當前指令是Load指令，那么，根據(jù)EX計算出的內(nèi)存地址，從內(nèi)存中獲取對應的值；如果當前指令是store，那么，根據(jù)EX計算出的內(nèi)存地址和寄存器的值，將寄存器的值存入該內(nèi)存地址中。其他的指令一般不會設(shè)計內(nèi)存的訪問。

　　WB：將計算出來的最終的寄存器的值寫入到register file（寄存器文件）中。這部操作包括從內(nèi)存中獲取的值以及通過算術(shù)運算得到的結(jié)果。

　　以上五個時鐘周期便是一條RISC指令執(zhí)行的主要步驟。

　　RISC指令特征

　　指令種類少，指令格式規(guī)范：RISC指令集通常只使用一種或少數(shù)幾種格式。指令長度單一（一般4個字節(jié)），并且在字邊界上對齊，字段位置、特別是操作碼的位置是固定的。

　　尋址方式簡化：幾乎所有指令都使用寄存器尋址方式，尋址方式總數(shù)一般不超過5個。其他更為復雜的尋址方式，如間接尋址等則由軟件利用簡單的尋址方式來合成。

　　大量利用寄存器間操作：RISC指令集中大多數(shù)操作都是寄存器到寄存器操作，只以簡單的Load和Store操作訪問內(nèi)存。因此，每條指令中訪問的內(nèi)存地址不會超過1個，訪問內(nèi)存的操作不會與算術(shù)操作混在一起。

　　簡化處理器結(jié)構(gòu)：使用RISC指令集，可以大大簡化處理器的控制器和其他功能單元的設(shè)計，不必使用大量專用寄存器，特別是允許以硬件線路來實現(xiàn)指令操作，而不必像CISC處理器那樣使用微程序來實現(xiàn)指令操作。因此RISC處理器不必像CISC處理器那樣設(shè)置微程序控制存儲器，就能夠快速地直接執(zhí)行指令。

　　便于使用VLSI技術(shù)：隨著LSI和VLSI技術(shù)的發(fā)展，整個處理器（甚至多個處理器）都可以放在一個芯片上。RISC體系結(jié)構(gòu)可以給設(shè)計單芯片處理器帶來很多好處，有利于提高性能，簡化VLSI芯片的設(shè)計和實現(xiàn)?；赩LSI技術(shù)，制造RISC處理器要比CISC處理器工作量小得多，成本也低得多。

　　加強了處理器并行能力：RISC指令集能夠非常有效地適合于采用流水線、超流水線和超標量技術(shù)，從而實現(xiàn)指令級并行操作，提高處理器的性能。目前常用的處理器內(nèi)部并行操作技術(shù)基本上是基于RISC體系結(jié)構(gòu)發(fā)展和走向成熟的。