cpu指令系統(tǒng)又稱什么
cpu指令系統(tǒng)又稱什么
CPU作為電腦的核心組成部份，它的好壞直接影響到電腦的性能。下面是學習啦小編帶來的關(guān)于cpu指令系統(tǒng)又稱什么的內(nèi)容，歡迎閱讀!
cpu指令系統(tǒng)又稱什么：
指令系統(tǒng)指的是一個CPU所能夠處理的全部指令的集合，是一個CPU的根本屬性。比如我們現(xiàn)在所用的CPU都是采用x86指令集的，他們都是同一類型的CPU，不管是INTEL的CPU、還是IMD的Athlon或Joshua。
世界上還有比這些更快的CPU，比如Alpha，但它們不是用x86指令集，不能使用數(shù)量龐大的基于x86指令集的程序，如Windows98。
之所以說指令系統(tǒng)是一個CPU的根本屬性，是因為指令系統(tǒng)決定了一個CPU能夠運行什么樣的程序。 所有采用高級語言編出的程序，都需要翻譯(編譯或解釋)成為機器語言后才能運行，這些機器語言中所包含的就是一條條的指令。 1、 指令的格式 一條指令一般包括兩個部分：操作碼和地址碼。操作碼其實就是指令序列號，用來告訴CPU需要執(zhí)行的是那一條指令。地址碼則復雜一些，主要包括源操作數(shù)地址、目的地址和下一條指令的地址。在某些指令中，地址碼可以部分或全部省略，比如一條空指令就只有操作碼而沒有地址碼。
舉個例子吧，某個指令系統(tǒng)的指令長度為32位，操作碼長度為8位，地址長度也為8位，且第一條指令是加，第二條指令是減。當它收到一個“00000010000001000000000100000110”的指令時，先取出它的前8位操作碼，即00000010，分析得出這是一個減法操作，有3個地址，分別是兩個源操作數(shù)地址和一個目的地址。于是，CPU就到內(nèi)存地址00000100處取出被減數(shù)，到00000001處取出減數(shù)，送到ALU中進行減法運算，然后把結(jié)果送到00000110處。
早期的CPU都采用CISC指令，最典型的就是x86系列處理器。CISC的特點是有大量復雜的指令、指令長度可變、尋址方式多樣。
在計算機發(fā)展之初，CPU指令系統(tǒng)包含很少的指令，一些復雜的操作通過簡單指令的組合來實現(xiàn)，如兩個數(shù)a和b相乘可以用a個b的加法來實現(xiàn)。隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，為了軟件編程方便和提高程序運行速度，在CPU的設(shè)計中不斷增加可實現(xiàn)復雜功能的指令，如乘法運算中直接使用乘法指令而不是多個數(shù)的累加。隨著復雜指令增多，CPU指令系統(tǒng)變得越來越復雜。
指令越來越多、越來越復雜帶來另一個問題，因為指令系統(tǒng)的指令數(shù)量由指令操作碼的位數(shù)決定。如指令數(shù)量為n，指令碼位數(shù)為k，則 。CPU指令編碼寬度不可能隨意增加，促使操作碼擴展技術(shù)出現(xiàn)。假如操作碼為2位，則正常情況可表示四個指令，分別是00, O1, 10, 11。為了增加指令長度，如果把編碼“11”作為擴展碼，并把操作碼擴展到4位，則該指令系統(tǒng)就有 00, O1, 10, 1100, 1101, 1110, 1111等七條指令，這就是長度可變的操作碼編碼方式。
上述這種具有大量復雜指令、指令長度可變、且尋址方式多樣的指令系統(tǒng)就是傳統(tǒng)CISC指令系統(tǒng)。
采用CISC (Complex Instruction Set Computer，復雜指令集計算機)的計算機有著較強的處理高級語言的能力，這有益于提高計算機的性能，但另一方面，復雜的指令、變長的編碼、靈活的尋址方式大大增加了指令解碼的難度，而在現(xiàn)在的高速硬件發(fā)展下，復雜指令所帶來的速度提升已不及在解碼上浪費點的時間。
IBM公司于1975年組織力量研究指令系統(tǒng)的合理性問題，發(fā)現(xiàn)CISC存在的一些缺點：首先，在這種計算機中，各種指令的使用率差別很大，一個典型程序的運算過程所使用的80%指令，只占一個處理器指令系統(tǒng)的20，最頻繁使用的是取、存和加這些最簡單的指令，而占指令數(shù)80%的復雜指令卻只有20%的機會用到。復雜的指令系統(tǒng)必然帶來結(jié)構(gòu)的復雜性，增加了設(shè)計、制造的難度，盡管大規(guī)模集成電路技術(shù)已達發(fā)展到很高的水平，但也很難把CISC的全部硬件做在一個芯片上，妨礙單片計算機的發(fā)展;另外，在CISC中，許多復雜指令需要完成復雜的操作，這類指令多數(shù)是某種高級語言的直接翻版，因而通用性差，采用二級的微碼執(zhí)行方式，降低了那些被頻繁調(diào)用的簡單指令系統(tǒng)的運行速度。
針對CISC的這些弊病，業(yè)界提出了精簡指令的設(shè)計思想，即指令系統(tǒng)應(yīng)當只包含那些使用頻率很高的少量指令，并提供一些必要的指令以支持操作系統(tǒng)和高級語言，按照這個原則發(fā)展而成的計算機被稱為RISC(Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計算機)。
RISC的最大特點是指令長度固定，指令種類少，尋址方式種類少，大多數(shù)是簡單指令且都能在一個時鐘周期內(nèi)完成，易于設(shè)計超標量與流水線，寄存器數(shù)量多，大量操作在寄存器之間進行。一般認為RISC處理器有以下幾個方面的優(yōu)點：
1)芯片面積小
實現(xiàn)精簡的指令系統(tǒng)需要的晶體管少，芯片面積自然就小一些。節(jié)約的面積可以用于實現(xiàn)提高性能的功能部件，如高速緩存、存儲器管理和浮點運算器等，也便于在單片上集成更多其它模塊，如網(wǎng)絡(luò)控制器、語音/視頻編碼器、SDRAM控制器、PCI總線控制器等。
2)開發(fā)時間短
開發(fā)一個結(jié)構(gòu)簡潔的處理器在人力、物力上的投入要更少，整個開發(fā)工作的開發(fā)時間更易于預測可控制。
3)性能高
在CISC處理器中，一些復雜的操作有專用的指令，對于單個的操作使用專用指令可以提高處理效率，但復雜指令的使用降低了所有其它指令的執(zhí)行效率。完成同樣功能的程序時，RISC處理器需要更多的指令，但RISC單個指令執(zhí)行效率高，而且RISC處理器容易實現(xiàn)更高的工作頻率，從來使整體性能得到提高。RIS C處理器的性能上的優(yōu)點在處理器發(fā)展的實踐中得到驗證。
目前，通用計算機，如個人電腦、服務(wù)器等大多采用CISC結(jié)構(gòu)的x86處理器，隨著技術(shù)的發(fā)展，新的x86處理器融合了RISC的特性。在嵌入式處理器中，RISC技術(shù)則得到普遍的應(yīng)用，如MIPS處理器、ARM處理器等。
看了cpu指令系統(tǒng)又稱什么文章內(nèi)容的人還看：
1.什么是CPU
2.cpu有什么功能
3.cpu有多重要
6.cpu有什么型號