計算機系統結構考試重點：Chapter3 ：ISA
什麼是指令集架構？他是如何一種方式展示的？ ISA是指令的集合，直接執行於CPU的硬體上。 顯示方式：二進位制格式，因為計算機只支援二進位制的格式。 為指令、暫存器、常量、儲存器而串接的二進位制編碼。 RISC VS CISC CISC(Complex Instruction Set Computers，複雜指令集計算集)和RISC(Reduced Instruction Set Computers)是兩大類主流的CPU指令集型別，其中CISC以Intel，AMD的X86 CPU為代表，而RISC以ARM，IBM Power為代表。RISC的設計初衷針對CISC CPU複雜的弊端，選擇一些可以在單個CPU週期完成的指令，以降低CPU的複雜度，將複雜性交給編譯器。舉一個例子，CISC提供的乘法指令，呼叫時可完成記憶體a和記憶體b中的兩個數相乘，結果存入記憶體a，需要多個CPU週期才可以完成；而RISC不提供“一站式”的乘法指令，需呼叫四條單CPU週期指令完成兩數相乘：記憶體a載入到暫存器，記憶體b載入到暫存器，兩個暫存器中數相乘，暫存器結果存入記憶體a。按照此思路，早期的設計出的RISC指令集，指令數是比CISC少些，單後來，很多RISC的指令集中指令數反超了CISC，因此，引用指令的複雜度而非數量來區分兩種指令集。
當然，CISC也是要通過操作記憶體、暫存器、運算器來完成複雜指令的。它在實現時，是將複雜指令轉換成了一個微程式，微程式在製造CPU時就已儲存於微服務儲存器。一個微程式包含若干條微指令（也稱微碼），執行復雜指令時，實際上是在執行一個微程式。這也帶來兩種指令集的一個差別，微程式的執行是不可被打斷的，而RISC指令之間可以被打斷，所以理論上RISC可更快響應中斷。
在此，總結一下CISC和RISC的主要區別：
CISC的指令能力強，單多數指令使用率低卻增加了CPU的複雜度，指令是可變長格式；RISC的指令大部分為單週期指令，指令長度固定，操作暫存器，只有Load/Store操作記憶體 CISC支援多種定址方式；RISC支援方式少 CISC通過微程式控制技術實現；RISC增加了通用暫存器，硬佈線邏輯控制為主，是和採用流水線 CISC的研製週期長 RISC優化編譯，有效支援高階語言
處理器內部儲存型別（CLassifying Instrument Set Architectures by the type of internal storage in a processor）
1、指令集結構型別——堆疊型
運算元A,B,C都在記憶體中。 優點：是一種表示計算的簡單模型，指令短小。 缺點：堆疊不能被隨機訪問，很難生成有效程式碼。同時，由於堆疊是瓶頸，很難被有效的實現。
2、指令集結構型別——累加器型
運算元A,B,C都在記憶體中。把數從地址A置於累加器數存於累加器中。 優點：減小了機器的內部狀態；指令短小。 缺點：由於累加器是唯一的暫存器，這種機器的儲存器通訊開銷最大。
3、指令集結構型別——暫存器——記憶體型
優點：可以直接對儲存器運算元進行訪問，容易對指令進行編碼，且其目的碼較小。
缺點：指令中的運算元型別不同。在一條指令中同時對一個暫存器運算元和儲存器運算元進行編碼，將限制指令所能夠表示的暫存器個數。由於指令的運算元可以儲存在不同型別的儲存器單元，所以每條指令的執行時鐘週期數也不盡相同。
4、指令集結構型別——暫存器——暫存器型
優點：簡單，指令字長固定，是一種簡單的程式碼生成模型，各種指令的執行時鐘週期數相近。
缺點：和指令中含有對儲存器運算元訪問的結構相比，指令條數多，因而其目的碼較大。
Instruction Characteristic
Endian Order 段序/位元組序
“大端對齊/小端對齊”
定址型別
Strucuture of Recent Compilers:Multi-pass structure 多遍掃描結構