時鐘周期 機器周期 指令周期

時鐘周期：時鐘是CPU的動力源，CPU之所以能夠快速工作就是由時鐘驅動，時鐘不停的振蕩，CPU就不停的工作。時鐘周期是CPU內部衡量時長的最基本單位。

機器周期：也叫CPU周期，規(guī)定為CPU訪問一次內存所需要的最短時間。這就是說，一條指令的取值階段(從內存讀取)就需要一個機器周期。一個機器周期可能由若干個時鐘周期組成。

指令周期：一條指令完成所需要的時間，可能由若干個機器周期組成。

因此，從時間長度來說，指令周期 > 機器周期 > 時鐘周期

精簡指令集與復雜指令集

精簡指令集(RISC)與復雜指令集(CISC)是相對于指令執(zhí)行時長來說的，而不是指令本身的復雜度。精簡指令集追求的是在單個機器周期里面完成指令。

舉個例子，如果對于"啟動汽車"這個功能，復雜指令集可能直接就是一條指令，告訴處理器"啟動汽車"，那么處理器內部會完成整個啟動過程，發(fā)出這條復雜指令的人不用關心處理器的內部實現。如果使用精簡指令集，就得告訴處理器3條指令:

1 插入鑰匙指令
2 點火指令
3 踩油門指令

可以看到，完成同一件事，復雜指令集使用了一條指令，而精簡指令集需要3條指令來完成一個復雜動作。

接下來看一個實際的編程例子，對于乘法操作來說，復雜指令集使用一條簡單指令MUL來完成:

mul A, B

當處理器看到這樣一條指令，內部會做如下操作：

1. 從內存中加載地址A上的數，存放在寄存器中
2. 從內存中夾雜地址B上的數，存放在寄存器中
3. ALU根據寄存器中的值進行乘積
4. 將乘積寫回內存

接下來看使用精簡指令集如何完成這項工作:

LOAD RA, A ; 從內存讀取數據A
LOAD RB, B ; 從內存讀取數據B
PROD RA, RB ; 計算兩者乘積
STORE A, RA ; 將寄存器中的結果寫回內存

雖然從代碼量來看，完成同一件事精簡指令集占用的空間更多，但是這些指令都很簡單，不需要復雜的硬件邏輯來進行解碼，可以節(jié)約晶體管的數量，處理器就可以更小。

同時，從編譯器的角度看，復雜指令集CPU對編譯器隱藏了實現細節(jié)，編譯器能夠優(yōu)化代碼的可能性很小，而精簡指令集CPU的執(zhí)行過程都暴露出來，更有利于編譯器進行代碼優(yōu)化。

指令集與處理器架構

目前流行的兩種指令集:精簡指令集與復雜指令集都有與之對應的處理器架構。所謂處理器架構，可以看成是使用一堆硬件電路來完成指令集中的指令，使用相同指令集的處理器，可能會有不同的架構設計。使用精簡指令集的架構有:PowerPC架構、ARM架構、MIPS架構；使用復雜指令集的架構有x86架構。

參考鏈接：
不懂精簡指令集還敢說自己是程序員？
https://mp.weixin.qq.com/s/VMDpW67zhJka0DKL8TQHrA