x86指令集通过uops解码后通过RISC内核执行，是不是代表x86实际上已经属于半个RISC核？
“x86指令集通过uops解码后通过RISC内核执行，是不是代表x86实际上已经属于半个RISC核？” 这个问题触及了现代CPU设计的一个核心，理解这一点，我们就能更清晰地认识x86架构的演进和其内在的复杂性。直接说x86是“半个RISC核”，这个说法有些过于简化，但它捕捉到了一个重要的趋势。更准确的说法是，现代x86处理器通过一种混合架构来执行指令，它在表面上依然是广泛兼容的x86指令集，但在内部，为了提升性能和效率，已经大量借鉴了RISC设计的理念和技术。
要深入理解这个问题，我们需要拆解几个关键概念：
1. x86指令集：复杂指令集计算 (CISC)
最初的x86指令集是典型的CISC（Complex Instruction Set Computing）设计。CISC的特点是拥有大量指令，其中许多指令功能非常强大和复杂。例如，一条x86指令可以完成内存读取、算术运算和结果写回内存等多个步骤。这在早期的计算机设计中，因为内存访问成本高昂且指令译码逻辑相对简单，是一种效率比较高的做法。它可以减少程序代码量，也减轻了编译器的负担。
然而，CISC指令集也带来了不少挑战：
指令集庞大且不规则： 指令格式、长度和功能各不相同，给指令译码和流水线设计带来了巨大的复杂性。
大量指令功能冗余或不常用： 很多强大的指令在实际应用中可能并不常用，或者执行效率并不高。
需要复杂的硬件支持： 为了支持这些复杂指令，CPU内部需要设计非常复杂的译码逻辑和执行单元。
2. 微操作 (MicroOperations, uops)
为了解决CISC指令集带来的性能瓶颈，现代x86处理器引入了“微操作”（uops）的概念。这里的“解码”并非字面意义上的“翻译成一堆更简单的指令”，而是将一条复杂的x86指令“分解”成一系列更小、更简单、更同质化的操作单元。这些微操作，本质上，在很多方面都类似于RISC指令集中的指令。
uops 的特性：
简化： 每条uop通常只执行一个基本的操作，例如加载数据、加法、存储数据等。
同质化： 它们具有更统一的格式和长度，方便处理器内部的流水线处理。
数量有限： 相比于庞大的x86指令集，uops的数量要少得多，而且其功能更接近于RISC指令的风格。
现代x86处理器内部有一个专门的“指令解码器”（Instruction Decoder）或“前端”（Frontend），负责将x86指令流转换为内部的uops流。这个过程是CPU性能的关键所在，它决定了x86指令能否高效地被后面的执行单元所处理。
3. RISC 内核 (Execution Core)
一旦x86指令被转换成uops，这些uops就被送往CPU的核心执行单元。这里的执行单元，也就是你所说的“RISC内核”，实际上是高度优化的、采用RISC设计原则构建的流水线式执行引擎。
RISC 设计原则的应用：
精简指令集： 虽然uops的来源是x86指令，但其本身就体现了RISC的简化特性。
固定长度指令（在uop层面）： uops在内部处理时，其格式相对固定，便于流水线阶段的快速处理。
寄存器寄存器操作： 大多数uops的操作都在CPU的寄存器之间进行，减少了对内存的直接访问（尽管x86的内存模型依然保留了）。
流水线（Pipelining）： CPU的核心设计采用了深度流水线技术，将指令的执行过程分解成多个阶段（取指、译码、执行、写回等），允许多条指令在不同阶段并行处理，从而大大提高吞吐量。
乱序执行（OutofOrder Execution, OoOE）： 为了最大化流水线利用率，CPU会根据指令间的依赖关系，动态地调整uops的执行顺序，即使它们的原始顺序被打乱，只要数据就绪，就可以被执行单元优先处理。这与RISC的设计哲学非常契合，因为RISC指令的独立性更高，更便于乱序执行。
分支预测（Branch Prediction）： 为了应对程序中频繁出现的条件分支，CPU会提前预测分支的走向，并预取指令执行，以减少流水线停顿。
回到问题本身：x86是否属于半个RISC核？
从执行的角度看，现代x86处理器在内部执行层面确实是高度依赖于RISC设计理念的。它将复杂的x86指令“翻译”成一串更简单、更适合流水线和乱序执行的“微操作”（uops），然后由这些高度优化的RISC风格的执行单元来处理。
所以，与其说是“半个RISC核”，不如说：
x86是一个兼容层： 它是一个巨大的兼容性保障，让旧有的软件能够继续在新的硬件上运行。这种兼容性是其核心的卖点和成功的关键。
内部是高度RISC化的： 为了实现高性能，CPU的设计者在x86指令集的外壳之下，构建了一个强大的、纯粹的RISC执行引擎。
这就好比你有一个“翻译员”（指令解码器），它负责将你听不懂的语言（x86指令）翻译成你熟悉且容易理解的语言（uops）。一旦翻译完成，你就可以用你最擅长的方式（RISC执行核心）来处理这些翻译后的信息。
优势与劣势的体现：
优势：
向后兼容性： 这是x86最显著的优势，使得庞大的现有软件生态能够平稳迁移到新硬件上。
高性能： 通过强大的乱序执行、分支预测和高效的流水线设计，现代x86处理器在单核和多核性能上都达到了非常高的水平。
软件生态成熟： 操作系统、编译器、应用程序等都为x86做了高度优化。
劣势（相对于纯粹的RISC处理器）：
指令解码的开销： 尽管uop转换非常高效，但与直接执行RISC指令相比，总是会有一层额外的译码开销。
设计复杂度： 为了支持x86指令集及其丰富的特性（如影子寄存器、x87浮点单元等），CPU内部的设计复杂度依然很高。
功耗和面积： 更复杂的译码逻辑和执行单元可能会带来更高的功耗和更大的芯片面积。
总结：
现代x86处理器并非“半个RISC核”，而是 一个拥有强大RISC内核作为其执行引擎的x86处理器。它通过将复杂的x86指令转化为内部的、RISC风格的微操作（uops），然后由高度优化的RISC执行单元进行并行、乱序处理，从而实现了高性能。这种混合架构是x86能够持续在桌面和服务器领域占据主导地位的关键原因之一，它在保留了广泛兼容性的同时，充分吸收了RISC架构在执行效率上的优势。所以，当你看到一个现代Intel或AMD的CPU运行时，要理解的是，在那层兼容性的外壳之下，是一个精雕细琢、效率极高的RISC式处理引擎在辛勤工作。
要深入理解这个问题，我们需要拆解几个关键概念：
1. x86指令集：复杂指令集计算 (CISC)
最初的x86指令集是典型的CISC（Complex Instruction Set Computing）设计。CISC的特点是拥有大量指令，其中许多指令功能非常强大和复杂。例如，一条x86指令可以完成内存读取、算术运算和结果写回内存等多个步骤。这在早期的计算机设计中，因为内存访问成本高昂且指令译码逻辑相对简单，是一种效率比较高的做法。它可以减少程序代码量，也减轻了编译器的负担。
然而，CISC指令集也带来了不少挑战：
指令集庞大且不规则： 指令格式、长度和功能各不相同，给指令译码和流水线设计带来了巨大的复杂性。
大量指令功能冗余或不常用： 很多强大的指令在实际应用中可能并不常用，或者执行效率并不高。
需要复杂的硬件支持： 为了支持这些复杂指令，CPU内部需要设计非常复杂的译码逻辑和执行单元。
2. 微操作 (MicroOperations, uops)
为了解决CISC指令集带来的性能瓶颈，现代x86处理器引入了“微操作”（uops）的概念。这里的“解码”并非字面意义上的“翻译成一堆更简单的指令”，而是将一条复杂的x86指令“分解”成一系列更小、更简单、更同质化的操作单元。这些微操作，本质上，在很多方面都类似于RISC指令集中的指令。
uops 的特性：
简化： 每条uop通常只执行一个基本的操作，例如加载数据、加法、存储数据等。
同质化： 它们具有更统一的格式和长度，方便处理器内部的流水线处理。
数量有限： 相比于庞大的x86指令集，uops的数量要少得多，而且其功能更接近于RISC指令的风格。
现代x86处理器内部有一个专门的“指令解码器”（Instruction Decoder）或“前端”（Frontend），负责将x86指令流转换为内部的uops流。这个过程是CPU性能的关键所在，它决定了x86指令能否高效地被后面的执行单元所处理。
3. RISC 内核 (Execution Core)
一旦x86指令被转换成uops，这些uops就被送往CPU的核心执行单元。这里的执行单元，也就是你所说的“RISC内核”，实际上是高度优化的、采用RISC设计原则构建的流水线式执行引擎。
RISC 设计原则的应用：
精简指令集： 虽然uops的来源是x86指令，但其本身就体现了RISC的简化特性。
固定长度指令（在uop层面）： uops在内部处理时，其格式相对固定，便于流水线阶段的快速处理。
寄存器寄存器操作： 大多数uops的操作都在CPU的寄存器之间进行，减少了对内存的直接访问（尽管x86的内存模型依然保留了）。
流水线（Pipelining）： CPU的核心设计采用了深度流水线技术，将指令的执行过程分解成多个阶段（取指、译码、执行、写回等），允许多条指令在不同阶段并行处理，从而大大提高吞吐量。
乱序执行（OutofOrder Execution, OoOE）： 为了最大化流水线利用率，CPU会根据指令间的依赖关系，动态地调整uops的执行顺序，即使它们的原始顺序被打乱，只要数据就绪，就可以被执行单元优先处理。这与RISC的设计哲学非常契合，因为RISC指令的独立性更高，更便于乱序执行。
分支预测（Branch Prediction）： 为了应对程序中频繁出现的条件分支，CPU会提前预测分支的走向，并预取指令执行，以减少流水线停顿。
回到问题本身：x86是否属于半个RISC核？
从执行的角度看，现代x86处理器在内部执行层面确实是高度依赖于RISC设计理念的。它将复杂的x86指令“翻译”成一串更简单、更适合流水线和乱序执行的“微操作”（uops），然后由这些高度优化的RISC风格的执行单元来处理。
所以，与其说是“半个RISC核”，不如说：
x86是一个兼容层： 它是一个巨大的兼容性保障，让旧有的软件能够继续在新的硬件上运行。这种兼容性是其核心的卖点和成功的关键。
内部是高度RISC化的： 为了实现高性能，CPU的设计者在x86指令集的外壳之下，构建了一个强大的、纯粹的RISC执行引擎。
这就好比你有一个“翻译员”（指令解码器），它负责将你听不懂的语言（x86指令）翻译成你熟悉且容易理解的语言（uops）。一旦翻译完成，你就可以用你最擅长的方式（RISC执行核心）来处理这些翻译后的信息。
优势与劣势的体现：
优势：
向后兼容性： 这是x86最显著的优势，使得庞大的现有软件生态能够平稳迁移到新硬件上。
高性能： 通过强大的乱序执行、分支预测和高效的流水线设计，现代x86处理器在单核和多核性能上都达到了非常高的水平。
软件生态成熟： 操作系统、编译器、应用程序等都为x86做了高度优化。
劣势（相对于纯粹的RISC处理器）：
指令解码的开销： 尽管uop转换非常高效，但与直接执行RISC指令相比，总是会有一层额外的译码开销。
设计复杂度： 为了支持x86指令集及其丰富的特性（如影子寄存器、x87浮点单元等），CPU内部的设计复杂度依然很高。
功耗和面积： 更复杂的译码逻辑和执行单元可能会带来更高的功耗和更大的芯片面积。
总结：
现代x86处理器并非“半个RISC核”，而是 一个拥有强大RISC内核作为其执行引擎的x86处理器。它通过将复杂的x86指令转化为内部的、RISC风格的微操作（uops），然后由高度优化的RISC执行单元进行并行、乱序处理，从而实现了高性能。这种混合架构是x86能够持续在桌面和服务器领域占据主导地位的关键原因之一，它在保留了广泛兼容性的同时，充分吸收了RISC架构在执行效率上的优势。所以，当你看到一个现代Intel或AMD的CPU运行时，要理解的是，在那层兼容性的外壳之下，是一个精雕细琢、效率极高的RISC式处理引擎在辛勤工作。
网友意见
2020年了还讨论risc和cisc哪个好，真的无视业界这30年发展了么？
risc是精简指令集计算机，cisc是复杂指令集计算机，相对于cisc，risc的这个“精简”体现在三个地方：
- 定长指令。cisc的每条指令长度是不固定的，因此需要相对复杂的解码单元来把连续的二进制指令数据分解为一系列的指令数据。risc直接根据指令长度就能截取出多条指令，解码单元高效的多。
- 指令操作数类型少。cisc的操作数有三种：寄存器、立即数和内存地址。risc的操作数只有寄存器和立即数，没有内存地址，需要操作内存数据的时候需要先通过load指令把内存数据加载到寄存器中，计算后用store指令回写到内存。
- 指令数量少。risc更倾向于用多个单一功能的指令组合来取代cisc中的单一指令或者多个相似指令，因此在早期的risc指令集中，指令数量比cisc少得多。当年的risc说的是程序中可以用20%的常用指令实现80%的功能。
今天的cisc，在解码过程会把一部分指令分解成μOPs，主要是针对第二种情况，把直接操作内存的指令分解成读取-计算-回写，配合乱序执行、指令并发降低内存读写导致的指令堵塞。当然也有少量原来的某些指令也会分解成多个指令组合，减少执行单元的实现开销——但这个可以忽略不计了。
但反过来，今天的ARM，也是需要把指令解码为μOPs的，具体情况没仔细研究，猜测是为了指令兼容性之类的原因。另外这么多年来，为了提高CPU性能，各种risc指令集把一些常用指令组合作为新增指令也不少，总的指令数量少说也有二三百条了，远不止cisc的20%了。
事实上，当年的cisc使用多操作数，变长指令，单一指令功能复杂，是因为这样可以大幅减少程序使用的指令数量，以及指令的内存使用量。早期的计算机，CPU频率低，内存容量小，编译器不成熟经常需要使用汇编语言编程，cisc的这种设计是非常合理的。
但随着CPU频率提升，内存容量的增大，编译器日渐成熟，cisc的这些优点不再重要，反而因为执行单元的复杂，使得CPU频率提升困难，因此业界开始转向risc的设计思路。x86为了兼容性，从P6开始在CPU内部做了一个cisc-risc的转换，但新的编译器，除非使用了特殊选项，通常会尽可能使用risc-like指令的。
十多年前，不管是risc还是cisc都有了频率接近4GHz的CPU，CPU的频率受限于物理限制以及功耗，难以再进一步提升，用单一指令以实现一些常用指令组合的功能再次成为CPU提高计算性能的重要手段，FMA、x86的AVX、ARM的NEON等扩展指令集均是这种思路的产物。这个时候的risc，已经完全说不上是“精简”了。
uops不是RISC。
然后执行过程中再使用RISC内核
你这句是错的。
微码跟RISC毫无关系。
具体的，看 @木头龙 的答案吧。
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