複杂指令集计算机（CISC），长期来，计算机性能的提高往往是通过增加硬体的複杂性来获得．随着积体电路技术．特别是VLSI（超大规模积体电路）技术的迅速发展，为了软体编程方便和提高程式的运行速度，硬体工程师採用的办法是不断增加可实现複杂功能的指令和多种灵活的编址方式．甚至某些指令可支持高级语言语句归类后的複杂操作．至使硬体越来越複杂，造价也相应提高．为实现複杂操作，微处理器除向程式设计师提供类似各种暂存器和机器指令功能外．还通过存于唯读存贮器（ROM）中的微程式来实现其极强的功能，待处理在分析每一条指令之后执行一系列初级指令运算来完成所需的功能，这种设计的型式被称为複杂指令集计算机（Complex Instruction Set Computer-CISC）结构．一般CISC计算机所含的指令数目至少300条以上，有的甚至超过500条． 传统计算机大多数为複杂指令系统计算机CISC（Complex Instruction Set Computer），机器结构以存储器为中心，认为机器执行速度和程式代码大小成比例，绝大多数指令需要多个时钟周期执行完毕。计算机指令系统十分庞大和複杂（指令条数多，定址方式多，指令格式也很多），如1973年的IBM370/168基本指令208条，定址方式4种，指令格式2～6个位元组。1978年的VAⅫ/780基本指令304条，24种定址方式，指令格式2～57个位元组，其中微代码存储器大小约480KB。指令的控制执行是採用微程式控制技术，有专用的暂存器。这样庞大的指令系统使得控制器十分複杂，占用了大量CPU晶片面积，可是有些複杂指令又用得很少，难以用最佳化编译生成高效目标代码。处理器的执行效率不高。指令系统与软体之间语义差别越来越大，软体设计任务十分繁重，整个设计风格不是十分经济有效的。

複杂指令系统计算机

在计算机指令系统的最佳化发展过程中，出现过两个截然不同的最佳化方向：CISC技术和RISC技术。CISC是指複杂指令系统计算机（Complex Instruction Set Computer）；RISC是指精简指令系统计算机（Reduced Instruction Set Computer）。这里的计算机指令系统指的是计算机的最低层的机器指令，也就是CPU能够直接识别的指令。随着计算机系统的複杂，要求计算机指令系统的构造能使计算机的整体性能更快更稳定。最初，人们採用的最佳化方法是通过设定一些功能複杂的指令，把一些原来由软体实现的、常用的功能改用硬体的指令系统实现，以此来提高计算机的执行速度，这种计算机系统就被称为複杂指令系统计算机，即Complex Instruction Set Computer，简称CISC。另一种最佳化方法是在20世纪80年代才发展起来的，其基本思想是儘量简化计算机指令功能，只保留那些功能简单、能在一个节拍内执行完成的指令，而把较複杂的功能用一段子程式来实现，这种计算机系统就被称为精简指令系统计算机．即Reduced Instruction Set Computer，简称RISC。RISC技术的精华就是通过简化计算机指令功能，使指令的平均执行周期减少，从而提高计算机的工作主频，同时大量使用通用暂存器来提高子程式执行的速度。

複杂指令系统计算机

从计算机诞生以来，人们一直沿用CISC指令集方式。早期的桌面软体是按CISC设计的，并一直沿用。桌面计算机流行的x86体系结构即使用CISC。微处理器（CPU）厂商一直在走CISC的发展道路，包括Intel、AMD，还有一些已经更名的厂商，如TI（德州仪器）、Cyrix以及ⅥA（威盛）等。在CISC微处理器中，程式的各条指令是按顺序串列执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串列执行的。顺序执行的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢。CISC架构的伺服器主要以IA-32架构（IntelArchitecture，英特尔架构）为主，而且多数为中低档伺服器所採用。

採用複杂指令系统的计算机有着较强的处理高级语言的能力．这对提高计算机的性能是有益的．当计算机的设计沿着这条道路发展时．有些人没有随波逐流．他们回过头去看一看过去走过的道路，开始怀疑这种传统的做法：IBM公司设在纽约Yorktown的JhomasI.Wason研究中心于1975年组织力量研究指令系统的合理性问题．因为当时已感到，日趋庞杂的指令系统不但不易实现．而且还可能降低系统性能。1979年以帕特逊教授为首的一批科学家也开始在美国加册大学伯克莱分校开展这一研究．结果表明，CISC存在许多缺点． 首先．在这种计算机中．各种指令的使用率相差悬殊：一个典型程式的运算过程所使用的80%指令．只占一个处理器指令系统的20%．事实上最频繁使用的指令是取、存和加这些最简单的指令．这样-来，长期致力于複杂指令系统的设计，实际上是在设计一种难得在实践中用得上的指令系统的处理器．

複杂指令系统计算机

複杂的指令系统必然带来结构的複杂性．这不但增加了设计的时间与成本还容易造成设计失误．儘管VLSI技术已达到很高的水平，但也很难把CISC的全部硬体做在一个晶片上，这也妨碍单片计算机的发展．在CISC中，许多複杂指令需要极複杂的操作，这类指令多数是某种高级语言的直接翻版，因而通用性差．由于採用二级的微码执行方式，它也降低那些被频繁调用的简单指令系统的运行速度． 因而．针对CISC的这些弊病．帕特逊等人提出了精简指令的构想即指令系统应当只包含那些使用频率很高的少量指令，并提供一些必要的指令以支持作业系统和高级语言．按照这个原则发展而成的计算机被称为精简指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer-RISC）结构．简称RISC．

複杂指令系统计算机

指令系统庞大，指令功能複杂，指令格式、定址方式多；绝大多数指令需多个机器周期完成；各种指令都可访问存储器；採用微程式控制；有专用暂存器，少量；难以用最佳化编译技术生成高效的目标代码程式。

⑴指令系统庞大，指令功能複杂，指令格式、定址方式多；

⑵执行速度慢；

⑶难以最佳化编译，编译程式複杂；

⑷80%的指令在20%的运行时间使用；无法并行；无法兼容；

⑸CISC强调完善的中断控制， 势必导致动作繁多，设计複杂，研製周期长；

⑹CISC给晶片设计带来很多困难，使晶片种类增多，出错几率增大，成本提高而成品率降低。

减少语义差距减少存储空间，提高速度为了向上兼容带来的后果电路複杂，编译效率低无法并行；无法兼容 典型的CISC产品 项目 VAX11/780 1978年 Intel80386 1985年 MC68020 1984年指令条数 304 111 101定址方式24 11 16指令格式变长（2-57byte） 变长（1-17byte） 16

20%与80%规律 CISC中，大约20%的指令占据了80%的处理机时间。其余80%指令：使用频度只占20%的处理机运行时间VLSI技术的发展引起的问题 VLSI工艺要求规整性，RISC正好适应了VLSI工艺的要求主存与控存的速度相当，简单指令没有必要用微程式实现，複杂指令用微程式实现与用简单指令组成的子程式实现没有多大区别；由于VLSI的集成度迅速提高，使得生产单晶片处理机成为可能。软硬体的功能分配问题複杂的指令使指令的执行周期大大加长一般CISC处理机的指令平均执行周期都在4以上，有些在10以上 CISC增强了指令系统功能，简化了软体，但硬体複杂了，设计周期加长。

CISC（複杂指令集计算机）和RISC（精简指令集计算机）是当前CPU的两种架构。它们的区别在于不同的CPU设计理念和方法。早期的CPU全部是CISC架构，它的设计目的是要用最少的机器语言指令来完成所需的计算任务。RISC和CISC是设计製造微处理器的两种典型技术，虽然它们都是试图在体系结构、操作运行、软体硬体、编译时间和运行时间等诸多因素中做出某种平衡，以求达到高效的目的。但採用的方法不同，因此，在很多方面差异很大，它们主要有：

複杂指令系统计算机

⑴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，儘量使它们具有简单高效的特色。对不常用的功能，常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。但可以利用流水技术和超标量技术加以改进和弥补。而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。

⑵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，操作直接。

⑶程式：RISC彙编语言程式一般需要较大的记忆体空间，实现特殊功能时程式複杂，不易设计；而CISC彙编语言程式编程相对简单，科学计算及複杂操作的程式社设计相对容易，效率较高。

98年 Cyrix 生产的“CPU”

複杂指令系统计算机

⑷中断：RISC机器在一条指令执行的适当地方可以回响中断；而CISC机器是在一条指令执行结束后回响中断。

⑸CPU：RISCCPU包含有较少的单元电路，因而面积小、功耗低；而CISCCPU包含有丰富的电路单元，因而功能强、面积大、功耗大。⑹设计周期：RISC微处理器结构简单，布局紧凑，设计周期短，且易于採用最新技术；CISC微处理器结构複杂，设计周期长。

⑺用户使用：RISC微处理器结构简单，指令规整，性能容易把握，易学易用；CISC微处理器结构複杂，功能强大，实现特殊功能容易。

⑻套用範围：由于RISC指令系统的确定与特定的套用领域有关，故RISC机器更适合于专用机；而CISC机器则更适合于通用机。