🏷️ 知识点：复杂和精简指令集
下列关于RISC的说法，错误的是()。
A. 多采用硬连线方式实现控制器
B. 通常采用 Load/Store 型指令设计风格
C. 难以采用流水线数据通路实现微架构
D. 多采用寄存器传递过程调用时的参数
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正确答案：C
RISC 设计的一个显著特点是由于指令定长且比较简单，所以易于采用流水线技术，从而提高指令执行的吞吐量。因此，RISC 体系结构并不难以采用流水线数据通路，因此 C 选项错误。
下面关于 RISC 技术的描述中，正确的是（ ）。
A. 采用 RISC 技术后，计算机的体系结构又恢复到早期的比较简单的情况 B. 为了实现兼容，新设计的 RISC 是从原来的 CISC 系统的指令系统中挑选一部分实现的 C. RISC 的主要目标是减少指令数 D. RISC 设有乘、除法指令和浮点运算指令，只是很少使用
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正确答案：C
RISC（精简指令集计算机）技术的核心设计思想是简化指令集，使每条指令的执行时间尽可能缩短，从而提高处理器的整体效率。
减少指令数量是 RISC 的一个关键特征，这有助于简化硬件设计、优化流水线执行，并降低指令复杂度。 因此，选项 C“RISC 的主要目标是减少指令数”是正确的描述。
选项 A 不正确，因为 RISC 并非简单恢复到早期计算机架构，而是基于现代设计原则（如硬连线控制、流水线技术）的全新演进。 选项 B 错误，因为 RISC 指令集通常是独立设计的，专注于常用指令的优化，而不是从 CISC 指令系统中挑选一部分以实现兼容； 实际上，RISC 与 CISC 在指令集设计上有本质区别。 选项 D 也不准确，虽然一些 RISC 处理器可能不直接包含乘、除法或浮点运算指令（或通过软件模拟实现），但现代 RISC 架构常将这些指令作为扩展集成，且在使用时并非“很少使用”，而是根据应用需求频繁调用。
在按字节编址的计算机 M 上，题 43 中 f1 的部分源程序（阴影部分）与对应的机器级代码（包括指令的虚拟地址）如下图所示。
int f1(unsigned n)
1 00401020 55 push ebp
... ... ...
for (unsigned i = 0; i <= n-1; i++) {
... ... ...
20 0040105E 39 4D F4 cmp dword ptr [ebp-0Ch],ecx
... ... ...
power *= 2;
... ... ...
23 00401066 D1 E2 shl edx,1
... ... ...
return sum;
... ... ...
35 0040107F C3 ret
其中，机器级代码行包括行号、虚拟地址、机器指令和汇编指令。
请回答下列问题。
(1) 计算机 M 是 RISC 还是 CISC？为什么？
(2) f1 的机器指令代码共占多少字节？要求给出计算过程。
(3) 第 20 条指令 cmp 通过 i 减 n-1 实现对 i 和 n-1 的比较。执行 f1(0) 过程中，当 i=0 时，cmp 指令执行后，进/借位标志 CF 的内容是什么？要求给出计算过程。
(4) 第 23 条指令 shl 通过左移操作实现了 power2 运算，在 f2 中能否也用 shl 指令实现 power2？为什么？
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（1）M 为 CISC。（1 分）M 的指令长短不一，不符合 RISC 指令系统特点。（1 分）
（2）f1 的机器代码为 96B。（1 分）因为 f1 的第一条指令 “push ebp” 所在的虚拟地址为 0040 1020H，最后一条指令 “ret” 所在的虚拟地址为 0040 107FH，所以，f1 的机器指令代码长度为：0040 107FH - 0040 1020H + 1 = 60H = 96B（1 分）
（3）CF = 1。（1 分）cmp 指令实现 i 与 n-1 的比较功能，进行的是减法运算。在执行 f1(0) 过程中，n=0，当 i=0 时，i=0000 0000H，并且 n-1=FFFF FFFFH。因此，当执行第 20 条指令时，在补码加/减运算器中执行的是 “0 - FFFF FFFFH” 的操作，即：0000 0000H + 0000 0000H + 1 = 0000 0001H。此时，进位输出 C=0，减法运算时的借位标志 CF = C ⊕ 1 = 1。（2 分）
（4）f2 中不能用 shl 指令实现 power * 2。（1 分）因为 shl 指令用来将一个整数的所有有效位作为一个整体左移；而 f2 中的变量 power 是 float 型，其机器数中不包含最高有效位，但包含了阶码部分，将其作为一个整体左移时并不能实现 “乘 2” 的功能。因此在 f2 中不能用 shl 指令实现 power * 2。（2 分）浮点数运算比整型运算要复杂，耗时也较长。