相较于允许运算指令直接访问内存的指令系统，Load/Store型指令系统的核心优点在于：指令格式更规整、控制器设计更简单，从而极大地有利于实现指令流水线，提升处理器吞吐率。

一、Load/Store架构的优点详解

为了完成一个“内存变量A + 内存变量B -> 内存变量C”的操作，两种架构的指令序列对比如下：

表面上看，Load/Store型指令数量更多，似乎更繁琐，但其优势体现在以下几个方面：

1. 指令格式规整，多为定长指令

• R-M架构：ADD R1, B 这类指令，既要指定寄存器R1，又要指定内存地址B。内存地址的寻址方式多种多样（直接寻址、间接寻址等），导致指令长度可变，格式复杂。

• L/S架构：算术指令如 ADD R3, R1, R2，操作数都在寄存器中，只需用固定的位数（如5位）指明寄存器号即可。这使得大部分指令可以设计成长度固定的格式。

2. 简化指令解码与控制器设计

• 定长指令意味着CPU的指令解码器（ID）无需判断当前指令到底有多长，可以直接按固定长度取指、解码，大大简化了控制逻辑。

• 指令类型单一（运算类、访存类、转移类分明），功能正交，使得控制器可以用更简单、更高速的硬布线逻辑来实现，而非CISC中常用的、速度较慢的微程序控制器。

3. 极大地有利于指令流水线执行

这是Load/Store架构最核心、最重要的优势。一个典型的五段流水线（IF取指, ID解码, EX执行, MEM访存, WB写回）可以清晰地展示这一点。

• R-M架构的流水线困境：

  ADD R1, B这条指令，在EX（执行）阶段需要计算地址和执行加法，紧接着又需要在MEM（访存）阶段从内存读取操作数B。这导致单个指令需要跨越多个流水段的核心功能区，或者说访存操作被嵌入到了运算指令中。这会造成严重的结构冒险（EX和MEM阶段争用内存地址总线）或数据冒险，并使得流水线各段执行时间极不均衡，大大增加了流水线设计的复杂性，充满了“气泡”（stall）。

• L/S架构的流水线优势：

  其设计将运算和访存彻底分离，完美契合流水线的分段思想：

  • ADD R3, R1, R2：这类指令只在EX阶段对寄存器内容进行运算，速度极快。它根本不涉及MEM阶段，可以直接“飘过”。

  • LOAD R1, A / STORE C, R3：这类指令的核心工作在MEM阶段完成，而EX阶段可能只做简单的地址计算。

  • 结果：每条指令各司其职，在自己对应的流水段完成核心工作。流水线可以顺畅地流动，极少发生停顿，大大提高了指令的吞吐率（单位时间完成的指令数），实现了CPI≈1的目标。