RISC体系结构
本章将RISC分为两类讨论，第一类是桌面和服务器上的RISC:
- Digital Alpha
- MIPS, Inc.
- Hewlett-Packard PA-RISC
- IBM and Motorola PowerPC
- Sun Microsystems SPARC
第二类是嵌入式的RISC：
- Advanced RISC Machines ARM
- Advanced RISC Machines Thumb
- Hitachi SuperH
- Mitsubishi M32R
- MIPS, Inc. MIPS16
这其中的Alpha，PA-RISC和M32R已经被淘汰。
对这10种RISC体系结构的相似之处将会讨论50页左右，表1罗列了桌面和服务器RISC的主要特点，表2则罗列了嵌入式RISC的。
嵌入式RISC倾向于提供8到16个通用寄存器，桌面/服务器提供32个，嵌入式的寄存器可能是16位或者32位，服务器的都是32位的。现在的情况则是，嵌入式的一般会是32位或者64位，而桌面/服务器的都是64位了。
Thumb和MIPS16虽然是独立的体系结构，但是更多的是作为ARM和MIPS的可选模式。这两种模式都使用16位长的指令，提供体系结构的子集，一般情况下的程序，这种指令集已经足够了。所有的机器都会希望16位和32位的模式没有本质的差别。当它们需要代码密度的时候就用16位的模式，当需要性能的时候可以选择32位的模式。
老一些的RISC这么多年来会有新的扩展，所以，我们只比较最新的版本: 桌面/服务器的RISC是：Alpha第三版，MIPS64，PA-RISC 2.0和SPARC第九版，嵌入式的是：ARMv4，Thumb，SH-3，M32R和MIPS16.
| Alpha | MIPS I | PA-RISC 1.1 | PowerPC | SPARC v.8 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 发布时间 | 1992 | 1986 | 1986 | 1993 | 1987 |
| 指令位数 | 32 | 32 | 32 | 32 | 32 |
| 地址空间（大小，模式） | 64位，扁平 | 32位，扁平 | 48位，分段 | 32位，扁平 | 32位，扁平 |
| 数据对齐 | 对齐 | 对齐 | 对齐 | 不对齐 | 对齐 |
| 寻址模式 | 1 | 1 | 5 | 4 | 2 |
| 保护模式 | 页 | 页 | 页 | 页 | 页 |
| 最小页大小 | 8KB | 4KB | 4KB | 4KB | 8KB |
| I/O | 内存映射 | 内存映射 | 内存映射 | 内存映射 | 内存映射 |
| 内部寄存器（数量，模式，大小） | 31 个通用寄存器，64位 | 31 个通用寄存器，32位 | 31 个通用寄存器，32位 | 31 个通用寄存器，32位 | 31 个通用寄存器，32位 |
| 浮点寄存器 | 31x32或者31x64位 | 16x32或者16x64位 | 56x32或者28x64位 | 32x32或者32x64位 | 32x32或者32x64位 |
| 浮点格式 | IEEE 754 单精度，双精度 | IEEE 754 单精度，双精度 | IEEE 754 单精度，双精度 | IEEE 754 单精度，双精度 | IEEE 754 单精度，双精度 |
表1:五种桌面和服务器的指令集第一版汇总。除了数据寻址方式和指令集的细节，整形指令集很相似。跟表34比较，新版本的指令集都支持64位的地址空间。
| ARM | Thumb | SuperH | M32R | MIPS16 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 发布时间 | 1985 | 1995 | 1992 | 1997 | 1996 |
| 指令位数 | 32 | 16 | 16 | 16/32 | 16/32 |
| 地址空间（大小，模式） | 64位，扁平 | 32位，扁平 | 32位，扁平 | 32位，扁平 | 32/64位，扁平 |
| 数据对齐 | 对齐 | 对齐 | 对齐 | 对齐 | 对齐 |
| 寻址模式数量 | 6 | 6 | 4 | 3 | 2 |
| I/O | 内存映射 | 内存映射 | 内存映射 | 内存映射 | 内存映射 |
| 内部寄存器（数量，模式，大小） | 15个通用寄存器，32位 | 8个通用寄存器，SP,LR，32位 | 16个通用寄存器，32位 | 16个通用寄存器，32位 | 8个通用寄存器，SP，RA，32/64位 |
表2：五种嵌入式指令集。对比表34，除了数据寻址方式和指令集的细节，整形指令集很相似。
接下来的章节会按下面的顺序来讨论：
- 以MIPS核的指令为基础，说明最基础的指令集，定义放在附录A
- 桌面/服务器RISC的多媒体扩展
- 嵌入式RISCs指令的DSP扩展
- MIPS不包含，但是有两个以上的指令集包含了的指令
- 10种指令集各自独有的指令和特点
我们在最后一节叙述指令集的进化和未来的发展方向。