# 5.2 RISC-V vs x86 你们将会注意到，我们在这节课中反复会提到了RISC-V汇编。这一点很重要，因为汇编语言有很多种（注，因为不同的处理器指令集不一样，而汇编语言中都是一条条指令，所以不同处理器对应的汇编语言必然不一样）。如果你使用RISC-V，你不太能将Linux运行在上面。相应的，大多数现代计算机都运行在x86和x86-64处理器上。x86拥有一套不同的指令集，看起来与RISC-V非常相似。通常你们的个人电脑上运行的处理器是x86，Intel和AMD的CPU都实现了x86。 ![](https://1977542228-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MHZoT2b_bcLghjAOPsJ%2F-MLx7CfaUsd9tWT_xTHR%2F-MLzNWFVE_W7LLDZjKfM%2Fimage.png?alt=media\&token=2c75ae04-cdce-4e74-834d-f444156bbd38) RISC-V和x86并没有它们第一眼看起来那么相似。RISC-V中的RISC是精简指令集（Reduced Instruction Set Computer）的意思，而x86通常被称为CISC，复杂指令集（Complex Instruction Set Computer）。这两者之间有一些关键的区别： * 首先是指令的数量。实际上，创造RISC-V的一个非常大的初衷就是因为Intel手册中指令数量太多了。x86-64指令介绍由3个文档组成，并且新的指令以每个月3条的速度在增加。因为x86-64是在1970年代发布的，所以我认为现在有多于15000条指令。RISC-V指令介绍由两个文档组成。在这节课中，不需要你们记住每一个RISC-V指令，但是如果你感兴趣或者你发现你不能理解某个具体的指令的话，在课程网站的参考页面有RISC-V指令的两个文档链接。这两个文档包含了RISC-V的指令集的所有信息，分别是240页和135页，相比x86的指令集文档要小得多的多。这是有关RISC-V比较好的一个方面。所以在RISC-V中，我们有更少的指令数量。 * 除此之外，RISC-V指令也更加简单。在x86-64中，很多指令都做了不止一件事情。这些指令中的每一条都执行了一系列复杂的操作并返回结果。但是RISC-V不会这样做，RISC-V的指令趋向于完成更简单的工作，相应的也消耗更少的CPU执行时间。这其实是设计人员的在底层设计时的取舍。并没有一些非常确定的原因说RISC比CISC更好。它们各自有各自的使用场景。 * 相比x86来说，RISC另一件有意思的事情是它是开源的。这是市场上唯一的一款开源指令集，这意味着任何人都可以为RISC-V开发主板。RISC-V是来自于UC-Berkly的一个研究项目，之后被大量的公司选中并做了支持，网上有这些公司的名单，许多大公司对于支持一个开源指令集都感兴趣。 我记得最近，作为主要的RISC-V处理器生产商，SiFive宣称会发布一款基于RISC-V的主板，用来在个人计算机上运行Linux系统。如果你好奇或者想要使用RISC-V，在你学完了6.S081之后，大概率你可以在你的个人电脑上通过RISC-V处理器运行Linux。 在你们的日常生活中，你们可能已经在完全不知情的情况下使用了精简指令集。比如说ARM也是一个精简指令集，高通的Snapdragon处理器就是基于ARM。如果你使用一个Android手机，那么大概率你的手机运行在精简指令集上。如果你使用IOS，苹果公司也实现某种版本的ARM处理器，这些处理器运行在iPad，iPhone和大多数苹果移动设备上，甚至对于Mac，苹果公司也在尝试向ARM做迁移（注，刚刚发布的Macbook）。所以精简指令集出现在各种各样的地方。如果你想在现实世界中找到RISC-V处理器，你可以在一些嵌入式设备中找到。所以RISC-V也是有应用的，当然它可能没有x86那么流行。 ![](https://1977542228-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MHZoT2b_bcLghjAOPsJ%2F-MLx7CfaUsd9tWT_xTHR%2F-MM-Ogz9rmB3fq42DxKG%2Fimage.png?alt=media\&token=89396eef-3cb5-4a01-b73b-050cc702ffc2) 在最近几年，由于Intel的指令集是在是太大了，精简指令集的使用越来越多。Intel的指令集之所以这么大，是因为Intel对于向后兼容非常看重。所以一个现代的Intel处理器还可以运行30/40年前的指令。Intel并没有下线任何指令。而RISC-V提出的更晚，所以不存在历史包袱的问题。 > 学生提问：为什么x86会有15000条指令？ > > TA：如我刚刚说的，我们需要许多指令来实现向后兼容，向后兼容是否重要因人而异。另一方面，我认为这里许多指令都是cmd指令，用来完成一些特殊的操作。我从来没有见过一个Intel的汇编代码使用了所有的15000个指令。大多数这些指令都是为了向后兼容和cmd的需求创建。 如果查看RISC-V的文档，可以发现RISC-V的特殊之处在于：它区分了Base Integer Instruction Set和Standard Extension Instruction Set。Base Integer Instruction Set包含了所有的常用指令，比如add，mult。除此之外，处理器还可以选择性的支持Standard Extension Instruction Set。例如，一个处理器可以选择支持Standard Extension for Single-Precision Float-Point。这种模式使得RISC-V更容易支持向后兼容。 每一个RISC-V处理器可以声明支持了哪些扩展指令集，然后编译器可以根据支持的指令集来编译代码。 > 学生提问：看起来使用x86而不是RISC-V的唯一优势就是能得到性能的提升，但是这里的性能是以复杂度和潜在的安全为代价的，我的问题是为什么我们还在使用x86，而不是使用RISC-V处理器？ > > TA：我并没有一个很好的答案来回答。现在整个世界都运行在x86上，如果你突然将处理器转变成RISC-V，那么你就会失去很多重要的软件支持。同时，Intel在它的处理器里面做了一些有意思的事情，例如安全相关的enclave，这是Intel最近加到处理器中来提升安全性的功能。此外，Intel还实现了一些非常具体的指令，这些指令可以非常高效的进行一些特定的运算。所以Intel有非常多的指令，通常来说对于一个场景都会有一个完美的指令，它的执行效率要高于RISC-V中的同等指令。但是这个问题更实际的答案是，RISC-V相对来说更新一些，目前还没有人基于RISC-V来制造个人计算机，SiFive也就是最近才成为第一批将RISC-V应用到个人计算机的公司。所以，从实际的角度来说，因为不能在RISC-V上运行所有为Intel设计的软件，是我对这个问题的最好的答案。 --- # Agent Instructions: Querying This Documentation If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question. Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter: ``` GET https://mit-public-courses-cn-translatio.gitbook.io/mit6-s081/lec05-calling-conventions-and-stack-frames-risc-v/5.2-risc-v-vs-x86.md?ask= ``` The question should be specific, self-contained, and written in natural language. The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation. Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.