九、计算机系统结构的分类
9.1、Flynn 分类：1966年，Michael．J．Flynn 提出根据指令流、数据流的多倍性特征对计算机系统进行分类（通常称为 Flynn 分类法），有关定义如下。
（1）指令流：指机器执行的指令序列；
（2）数据流：指由指令流调用的数据序列，包括输入数据和中间结果，但不包括输出数据。
9.2、Flynn根据不同的指令流-数据流组织方式，把计算机系统分成以下四类。
（1）单指令流单数据流（Single Instruction stream and Single Data stream，SISD）：SISD 其实就是传统的顺序执行的单处理器计算机，其指令部件每次只对一条指令进行译码，并只对一个操作部件分配数据。
（2）单指令流多数据流（Single Instruction stream and Multiple Data stream，SIMD）： SIMD 以并行处理机（矩阵处理机）为代表，并行处理机包括多个重复的处理单元，由单一指令部件控制，按照同一指令流的要求为它们分配各自所需的不同数据。
（3）多指令流单数据流（Multiple Instruction stream and Single Data stream，MISD）： MISD 具有n个处理单元，按 n 条不同指令的要求对同一数据流及其中间结果进行不同的处理。一个处理单元的输出又作为另一个处理单元的输入。这类系统实际上很少见到。
（4）多指令流多数据流（Multiple Instruction stream and Multiple Data stream，MIMD）： MIMD 是指能实现作业、任务、指令等各级全面并行的多机系统。如多核处理器、多处理机属于 MIMD。
9.3、复杂指令系统CISC的特点：
（1）指令数量众多。指令系统拥有大量的指令，通常有 100～250 条。
（2）指令使用频率相差悬殊。最常使用的是一些比较简单的指令，仅占指令总数的20%，但在程序中出现的频率却占80%。而大部分复杂指令却很少使用。
（3）支持很多种寻址方式。支持的寻址方式通常为 5～20 种。
（4）变长的指令。指令长度不是固定的，变长的指令增加指令译码电路的复杂性。
（5）指令可以对主存单元中的数据直接进行处理。典型的 CISC 通常都有指令能够直接对主存单元中的数据进行处理，其执行速度较慢。
（6）以微程序控制为主。CISC 的指令系统很复杂，难以用硬布线逻辑（组合逻辑）电路实现控制器，通常采用微程序控制。
9.4、精简指令系统RISC的特点：
（1）指令数量少。优先选取使用频率最高的一些简单指令和一些常用指令，避免使用复杂指令。只提供了 LOAD（从存储器中读数）和 STORE（把数据写入存储器）两条指令对存储器操作，其余所有的操作都在 CPU 的寄存器之间进行。
（2）指令的寻址方式少。通常只支持寄存器寻址方式、立即数寻址方式和相对寻址方式。
（3）指令长度固定，指令格式种类少。因为 RISC 指令数量少、格式少、相对简单，其指令长度固定，指令之间各字段的划分比较一致，译码相对容易。
（4）以硬布线逻辑控制为主。为了提高操作的执行速度，通常采用硬布线逻辑（组合逻辑）来构建控制器。
（5）单周期指令执行，采用流水线技术。因为简化了指令系统，很容易利用流水线技术，使得大部分指令都能在一个机器周期内完成。少数指令可能会需要多周期，例如， LOAD/STORE 指令因为需要访问存储器，其执行时间就会长一些。
（6）优化的编译器：RISC 的精简指令集使编译工作简单化。因为指令长度固定、格式少、寻址方式少，编译时不必在具有相似功能的许多指令中进行选择，也不必为寻址方式的选择而费心，同时易于实现优化，从而可以生成高效率执行的机器代码。
（7）CPU 中的通用寄存器数量多，一般在 32 个以上，有的可达上千个。
9.5、真题
9.5.1、RISC(精简指令系统计算机）的特点不包括：（ ）。
A．指令长度固定，指令种类尽量少
B. 寻址方式尽量丰富，指令功能尽可能强
C. 增加寄存器数目，以减少访存次数
D. 用硬布线电路实现指令解码，以尽快完成指令译码
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