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《llsc.ppt》的主题围绕RISC（精简指令集计算）处理器设计展开，强调了RISC系统结构的基本思想和其在计算机体系结构发展中的重要性。RISC设计旨在简化硬件，提高处理器频率，利用指令流水线技术以及多发射技术来提升性能，同时保持与现有系统的兼容性。 1. RISC系统结构的基本思想： - **简单指令系统**：RISC指令的操作简单，数据处理通过Load-Store结构进行，寻址方式简洁，指令编码定长。 - **优化实现**：通过简化硬件设计，提高处理器工作频率，使得CPI（每条指令周期数）较高。 - **流水线和多发射技术**：这两种技术可以在不破坏兼容性的前提下提高性能，且易于解决指令间的关联问题。 2. 指令系统设计的原则： - **位置**：作为硬件和软件之间的接口，指令系统需要长期保持稳定（兼容性），通用且适用于多种应用，同时也要方便编译器和程序员使用，并且有利于CPU设计优化以提高性能。 3. 计算机体系结构的发展： - 从50-60年代计算机结构主要关注算术运算，到70-80年代转向指令集设计，再到90年代以后涵盖了CPU、内存系统、I/O系统和多处理器等更多方面，表明了指令系统设计在整个计算机系统设计中的重要性。 4. 影响指令系统设计的因素： - **工艺技术**：随着工艺技术的进步，硬件集成度和主频不断提高，但访存延迟相对滞后，这推动了并行技术、存储层次和网络集成度的研究。 - **Moore定律**：每18个月集成电路的晶体管数量翻倍，使得更多晶体管可用作系统结构的研究，如PIM（Processing In Memory）和SIMD（Single Instruction Multiple Data）等。 - **微处理器技术**：微处理器性能的迅速提升不仅源于微电子技术，也依赖于系统结构技术，如微处理器主频和性能的快速增长。 5. 系统结构对指令系统的影响： - 指令系统设计需要适应存储层次，通过并行或流水线技术来缓解延迟问题。 - 兼容性是关键，例如Intel采用多发射技术来平衡性能和兼容性。 6. 编译技术的作用： - 指令系统是编译器工作的基础，早期更注重编程便捷性，而现代则更考虑编译器的优化，如寄存器分配策略以提高性能。 RISC处理器设计通过精简指令集和优化实现，结合先进的工艺技术和编译技术，实现了性能的大幅提升，同时保持了对既有系统的兼容性。随着技术的进步，指令系统设计将继续受到工艺、系统结构和编译技术的深远影响，以满足不断增长的计算需求。