CPU微指令集

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cpu指令集

cpu指令集

CPU_多媒体指令集解释CPU依靠指令来计算和控制系统,每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。

指令的强弱也是CPU的重要指标,指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。

从现阶段的主流体系结构讲,指令集可分为复杂指令集和精简指令集两部分,而从具体运用看,如Intel的MMX(Multi Media Extended)、SSE、 SSE2(Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 2)和AMD的3DNow!等都是CPU的扩展指令集,分别增强了CPU的多媒体、图形图象和Internet等的处理能力。

我们通常会把CPU的扩展指令集称为"CPU的指令集"。

精简指令集的运用在最初发明计算机的数十年里,随着计算机功能日趋增大,性能日趋变强,内部元器件也越来越多,指令集日趋复杂,过于冗杂的指令严重的影响了计算机的工作效率。

后来经过研究发现,在计算机中,80%程序只用到了20%的指令集,基于这一发现,RISC精简指令集被提了出来,这是计算机系统架构的一次深刻革命。

RISC体系结构的基本思路是:抓住CISC 指令系统指令种类太多、指令格式不规范、寻址方式太多的缺点,通过减少指令种类、规范指令格式和简化寻址方式,方便处理器内部的并行处理,提高VLSI器件的使用效率,从而大幅度地提高处理器的性能。

RISC指令集有许多特征,其中最重要的有:1. 指令种类少,指令格式规范:RISC指令集通常只使用一种或少数几种格式。

指令长度单一(一般4个字节),并且在字边界上对齐。

字段位置、特别是操作码的位置是固定的。

2. 寻址方式简化:几乎所有指令都使用寄存器寻址方式,寻址方式总数一般不超过5个。

其他更为复杂的寻址方式,如间接寻址等则由软件利用简单的寻址方式来合成。

3. 大量利用寄存器间操作:RISC指令集中大多数操作都是寄存器到寄存器操作,只以简单的Load和Store操作访问内存。

关于CPU、指令集、架构、芯片的科普

关于CPU、指令集、架构、芯片的科普

关于CPU、指令集、架构、芯片的科普什么是CPU、指令集、架构、芯片呢,下面是小编带来的关于关于CPU、指令集、架构、芯片的科普:的内容,欢迎阅读!关于CPU、指令集、架构、芯片的科普:随着智能设备的广泛普及,这几年媒体上越来越多的出现关于“架构”“ARM vs x86”“芯片研发”的相关内容。

很多消费者和爱好者面对这些以往不太常见的信息时就会迷惑甚至产生误解。

其中一组比较容易被混淆的概念就是CPU、架构、指令集与芯片。

本文试图用较浅显的文字阐明它们的关系与区别,纠正一些常见的错误认识与观点。

学过计算机基础知识的朋友都知道CPU的含义,亦即中央处理器,是负责计算机主要运算任务的组件。

一般习惯把CPU比喻为人的大脑。

而了解略深的用户会听说CPU有x86、ARM等分类,前者主要用于PC而后者主要用于手机平板等设备。

那么这里的x86、ARM指的是什么呢?CPU执行计算任务时都需要遵从一定的规范,程序在被执行前都需要先翻译为CPU可以理解的语言。

这种规范或语言就是指令集(ISA,Instruction Set Architecture)。

程序被按照某种指令集的规范翻译为CPU可识别的底层代码的过程叫做编译(compile)。

x86、ARM v8、MIPS都是指令集的代号。

指令集可以被扩展,如x86增加64位支持就有了x86-64。

厂商开发兼容某种指令集的CPU 需要指令集专利持有者授权,典型例子如Intel授权AMD,使后者可以开发兼容x86指令集的CPU。

CPU的基本组成单元即为核心(core)。

多个核心可以同时执行多件计算任务,前提是这些任务没有先后顺序。

核心的实现方式被称为微架构(microarchitecture)。

微架构的设计影响核心可以达到的最高频率、核心在一定频率下能执行的运算量、一定工艺水平下核心的能耗水平等等。

此外,不同微架构执行各类程序的偏向也不同,例如90年代末期Intel的P6微架构就在浮点类程序上表现优异,但在整数类应用中不如同频下的对手。

龙芯 指令集

龙芯 指令集

龙芯指令集
龙芯指令集(Loongson Instruction Set)是构建在4位类MIPS架构上的用于运行计算机系统的指令集架构,由中国的中科院计算机研究发展中心和中国电子科技集团研制。

它是拥有完全自主知识产权的中国计算机指令集架构,也是国产CPU“龙芯”(Loongson CPU)系列微处理器所采用的指令集架构。

指令集架构是计算机编程语言中最核心的部分。

指令集是计算机硬件实现特定功能所必须可以识别和执行的指令清单,它也是编写计算机程序所必须遵循的内在规范。

龙芯指令集的架构基于MIPS架构,但同时也进行了架构扩展,具有自身的特点。

与国外指令集架构不同,龙芯指令集有很好的中文支持,支持的指令集大约有四千多条,其中包括了某些优化指令。

龙芯指令集还支持一系列功能丰富的嵌入式指令,可以实现低功耗系统、安全系统等功能。

与其他指令集架构相比,龙芯指令集具有多种非常有用的优势,它可以更大程度地提升代码的效率,能够提供超高的性能,并且严格地保证软件的安全性。

它可以在ARM、x86和MIPS架构上进行平台转换,使软件能够运行在多种架构上,具有非常好的跨平台性能。

总结而言,龙芯指令集是专为国产CPU研发的指令集架构,它集性能优越、安全保证和跨平台性等多种特性为一体,拥有较高的灵活性和潜力,可用于多个领域,如手机、互联网、物联网和人工智能等。

CPU指令集详解

CPU指令集详解
硬 件 世 界
1 2 计 算 机 与 网 络 创 新 生 活
C U指令集详解 P
C U 依靠指令来计算和控制系统 . P 每 款 C U 在 设 计 时 就 规 定 了 一 系 列 与 P 其 硬 件 电路 相 配 合 的 指 令 系 统 。指 令 的 强 弱 也 是 C U 的重 要 指 标 ,指 令 集 是 P
那 就 是 MMX 指 令 集 与 x 7浮 点 运 算 8 指 令 不 能 够 同时 执 行 , 须 做 密 集 式 的 必 交 错 切 换 才 可 以 正 常 执 行 , 种 情 况 就 这 势 必 造 成 整 个 系 统运 行 质量 的 下降 。
S SE指 令 集 s E(t a n I xes n, S Sr migSMD E ni s单 e t o
江 湖 ” 。 2 CP 的 扩展 指 令 集 、 U
对 于 CP 来 说 , 基 本 功 能 方 面 , U 在 它 们 的 差别 并 不 太 大 , 本 的指 令 集 也 基 都 差 不 多 . 是许 多 厂 家 为 了提 升 某 一 但 方 面 性 能 , 开 发 了 扩 展 指 令 集 , 展 又 扩 指 令 集 定 义 了 新 的 数 据 和 指 令 , 够 大 能
MMX 指 令 集
存 地址不会超过 1个 , 问内存 的操作 访
不会 与 算 术 操 作 混 在 一 起 。 简 化 处 理 器 结 构 :使 用 RIC 指 令 S
集 。 以 大 大 简 化 处 理 器 的 控 制 器 和 其 可
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直接执行指令。
便于使 用 V S 技 术 :随着 L I LI S 和 VL I 术 的发 展 , 个 处 理 器 ( 至 多 S技 整 甚

国内cpu架构和指令集发展状况

国内cpu架构和指令集发展状况

国内CPU架构和指令集发展状况一.指令集和微架构的关系指令集是一款CPU处理指令及数据的规范,我们只能通过输入指定格式的指令才能操作计算机。

而这个是面向程序员和用户层面的。

而微架构是面向CPU设计人员的,通过设计处理器的指令执行单元,当完成整个设计时,组成的一整套执行规定指令的微处理器的架构就叫“微架构”。

指令集可以指导CPU设计人员来设计CPU,CPU设计人员通过阅读“指令集规范”这本“指南”来设计CPU。

而CPU设计人员通过阅读这本规范后设计出来的CPU结构就叫“微架构”。

更正式的表述就是“微架构”就是“指令集”的具体“实现”AMD和英特尔同样都是采用x86指令集的处理器,但是他们处理器具体微架构是不同的,这就是典型的“实现”问题。

而近期发布的Arm Cortex-A77处理器微架构,其采用的是Arm v8.2指令集,其前代微架构Cortex-A76也是采用的Arm v8.2指令集。

所以从软件开发层面上讲,其汇编语言也是相同的,所以两者就可以使用相同的操作系统,基本相同的软件,而基本不需要重新开发编译。

在具体设计处理器微架构时,不同的处理器在缓存、分支预测等结构会有不同,所以虽然可以执行相同的指令,但为了让软件在该处理器上运行更快,所以会针对缓存命中等进行优化。

这种优化可以通过调整微处理器架构来进行,也可以通过编译器进行。

有了指令集,才可以根据指令集来设计CPU,对于CPU设计所有厂商都可以进行,并没有什么限制。

所以只要有了指统集的授权,就可以设计和生产CPU,就像华为海思,就是获得Arm指令集的授权后进行的CPU 设计和生产。

二.目前国内主要的CPU厂商的指令集情况目前,国内被卡脖子的主要是指令集,先说说传统的X86指令集情况。

X86指令集拥有授权能力的企业只有intel、AMD和Cyrix(被威盛VIA 收购)三家公司,国内海光之前通过AMD获得了X86的一次永久性授权,后续可以自行迭代。

CPU指令集是什么

CPU指令集是什么

CPU指令集是什么
相信大家都知道CPU吧,那么大家对CPU指令集了解吗?不知道没关系,店铺在这里给大家介绍CPU指令集是什么。

CPU依靠指令来自计算和控制系统,每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。

指令的强弱也是CPU的重要指标,指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。

从现阶段的主流体系结构讲,指令集可分为复杂指令集和精简指令集两部分(指令集共有四个种类),而从具体运用看,如Intel的MMX(Multi Media Extended,此为AMD猜测的全称,Intel并没有说明词源)、SSE、SSE2(Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 2)、SSE3、SSE4系列和AMD的3DNow!等都是CPU的扩展指令集,分别增强了CPU的多媒体、图形图象和Internet 等的处理能力。

通常会把CPU的扩展指令集称为”CPU的指令集”。

SSE3指令集也是规模最小的指令集,此前MMX包含有57条命令,SSE包含有50条命令,SSE2包含有144条命令,SSE3包含有13条命令。

从586CPU开始,CPU的工作电压分为内核电压和I/O电压两种,通常CPU的核心电压小于等于I/O电压。

其中内核电压的大小是根据CPU的生产工艺而定,一般制作工艺越小,内核工作电压越低;I/O电压一般都在1.6~5V。

低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。

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CPU指令集MMXSSESSE2SSE33

CPU指令集MMXSSESSE2SSE33

CPU指令集MMX SSE SSE2SSE3 3原文地址:CPU指令集:MMX SSE SSE2 SSE3 3DNow!AMD64 EM64T作者:老鬼MMX:MMX(Multi Media eXtension多媒体扩展指令)指令集是Intel公司在1996年为旗下的Pentium系列处理器所开发的一项多媒体指令增强技术。

MMX指令集中包括了57条多媒体指令,通过这些指令可以一次性处理多个数据,在处理结果超过实际处理能力的时候仍能够进行正常处理,如果在软件的配合下,可以得到更强的处理性能。

使用MMX指令集的好处就是当时所使用的操作系统可以在不做任何改变的情况下执行MMX指令。

但是,MMX指令集的问题也是比较明显的,MMX指令集不能与X86的浮点运算指令同时执行,必须做密集式的交错切换才可以正常执行,但是这样一来,就会造成整个系统运行速度的下降。

SSE:SSE是Streaming SIMD Extension(SIMD扩展指令集)的缩写,而其中SIMD的为含意为Single Istruction Multiple Data(单指令多数据),所以SSE指令集也叫单指令多数据流扩展。

该指令集最先运用于Intel的PentiumIII系列处理器,其实在Pentium III推出之前,Intel方面就已经泄漏过关于KNI(Katmai New Instruction)指令集的消息。

这个KNI指令集也就是SSE指令集的前身,当时也有不少的媒体将该指令集称之为MMX2指令集,但是Intel方面却从没有发布有关MMX2指令集的消息。

最后在Intel推出Pentium III处理器的时候,SSE指令集也终于水落石出。

SSE指令集是为提高处理器浮点性能而开发的扩展指令集,它共有70条指令,其中包含提高3D图形运算效率的50条SIMD浮点运算指令、12条MMX整数运算增强指令、8条优化内存中的连续数据块传输指令。

理论上这些指令对当时流行的图像处理、浮点运算、3D运算、多媒体处理等众多多媒体的应用能力起到全面提升的作用。

cpu架构的名词解释

cpu架构的名词解释

CPU架构是指中央处理单元(Central Processing Unit,简称CPU)的设计和组织方式,它定义了CPU内部的数据处理方式和性能特性。

CPU架构决定了处理器的指令集、寄存器、缓存、执行单元、流水线以及其他关键的内部组件。

不同的架构设计会影响处理器的性能、能效、成本以及兼容性。

CPU架构的主要类型包括:
1. **复杂指令集计算机(CISC)**:这种架构的CPU支持复杂的指令集,每个指令可以执行多个操作,例如内存访问和算术运算。

CISC架构的代表是Intel的x86系列。

2. **精简指令集计算机(RISC)**:与CISC相反,RISC架构的CPU支持简单的指令集,每个指令执行单一的操作。

RISC架构的特点是高度优化,使得每个指令都能在较少的时钟周期内完成,从而提高效率。

ARM架构就是一种流行的RISC架构。

3. **指令集架构(ISA)**:ISA是CPU可以理解和执行的指令集合。

不同的CPU可能支持不同的ISA,例如x86、ARM、MIPS等。

4. **微架构(Microarchitecture)**:微架构是指CPU内部实现指令集的具体方式,它包括流水线结构、缓存组织、执行单元等。

微架构的设计可以显著影响处理器的性能。

5. **多核和多线程架构**:随着技术的发展,现代CPU可能包含多个核心和线程,这些核心和线程可以并行处理数据,提高多任务处理能力。

6. **异构多核架构(Heterogeneous Multicore)**:这种架构结合了不同类型的核心,例如CPU和GPU,以优化性能和能效。

cpu的编码

cpu的编码

CPU的编码技术分析报告随着科技的飞速发展,中央处理器(CPU)作为计算机的核心组件,其重要性日益凸显。

而编码技术作为CPU设计与制造的关键环节,更是引起了广泛关注。

本文将对CPU的编码技术进行深入分析,以期为相关领域的技术发展提供有益参考。

一、CPU编码技术概述CPU的编码技术是指将人类可读的指令集转换为机器可执行的二进制指令的过程。

这一过程涉及到一系列复杂的算法和逻辑运算,是CPU设计与制造中的核心技术之一。

目前,主流的CPU编码技术包括微指令集架构(ISA)和硬件描述语言(HDL)等。

二、微指令集架构(ISA)微指令集架构是一种将复杂的机器指令分解为一系列简单微指令的编码技术。

通过将复杂的指令集转换为一系列微指令,可以大大降低CPU的硬件复杂度,提高指令执行效率。

不同的ISA会有不同的编码方式,例如x86、ARM等。

1.x86指令集架构x86指令集架构是一种广泛应用于个人计算机的指令集架构。

其特点是采用复杂度较高的CISC(复杂指令集计算)方式,使得单个指令能完成更多的工作。

但这也导致了硬件实现较为复杂,功耗较大等问题。

1.ARM指令集架构ARM指令集架构是一种广泛应用于移动设备和嵌入式系统的指令集架构。

其特点是采用简单度较高的RISC(精简指令集计算)方式,使得单个指令执行速度更快,硬件实现更为简单,功耗更低。

三、硬件描述语言(HDL)硬件描述语言是一种用于描述数字电路和系统的行为、结构和设计的语言。

目前最常用的硬件描述语言包括Verilog和VHDL等。

通过使用硬件描述语言,可以方便地描述数字系统的各种行为和结构,从而进行高效的逻辑设计和综合。

在CPU的设计中,硬件描述语言也被广泛应用于描述指令集架构和微架构等方面。

四、未来发展方向随着技术的不断进步和应用需求的不断变化,CPU的编码技术也在不断发展。

未来,CPU的编码技术将朝着以下几个方向发展:1.异构计算:随着人工智能、物联网等技术的快速发展,异构计算成为了CPU编码技术的发展趋势。

cpu指令集是什么有哪些.doc

cpu指令集是什么有哪些.doc

cpu指令集是什么有哪些cpu主要有哪些功能?处理指令英文Processing instructions;这是指控制程序中指令的执行顺序。

程序中的各指令之间是有严格顺序的,必须严格按程序规定的顺序执行,才能保证计算机系统工作的正确性。

执行操作英文Perform an action;一条指令的功能往往是由计算机中的部件执行一序列的操作来实现的。

CPU要根据指令的功能,产生相应的操作控制信号,发给相应的部件,从而控制这些部件按指令的要求进行动作。

控制时间英文Control time;时间控制就是对各种操作实施时间上的定时。

在一条指令的执行过程中,在什么时间做什么操作均应受到严格的控制。

只有这样,计算机才能有条不紊地工作。

处理数据即对数据进行算术运算和逻辑运算,或进行其他的信息处理。

其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据,并执行指令。

在微型计算机中又称微处理器,计算机的所有操作都受CPU控制,CPU的性能指标直接决定了微机系统的性能指标。

CPU具有以下4个方面的基本功能:数据通信,资源共享,分布式处理,提供系统可靠性。

运作原理可基本分为四个阶段:提取(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback)。

cpu指令集的分析分析如下:以下是对一些指令集进行的基本介绍:CPU的扩展指令集对于CPU来说,在基本功能方面,它们的差别并不太大,基本的指令集也都差不多,但是许多厂家为了提升某一方面性能,又开发了扩展指令集,扩展指令集定义了新的数据和指令,能够大大提高某方面数据处理能力,但必需要有软件支持。

MMX 指令集MMX(Multi Media eXtension,多媒体扩展指令集)指令集是Intel公司于1996年推出的一项多媒体指令增强技术。

MMX指令集中包括有57条多媒体指令,通过这些指令可以一次处理多个数据,在处理结果超过实际处理能力的时候也能进行正常处理,这样在软件的配合下,就可以得到更高的性能。

CPU指令集是什么cpu指令集的作用是什么

CPU指令集是什么cpu指令集的作用是什么

CPU指令集是什么cpu指令集的作⽤是什么CPU指令集是什么东西?有什么作⽤?在电脑CPU中,最重要的参数主要是主频、核⼼、显存、缓存、架构等参数,另外还有⼀些⽆关痛痒的参数,⽐如指令集。

⼀般在电商平台,查看CPU基本参数,很少看到指令集⼀项,⽤户关注度也⽐较低。

⽽在CPU详细参数中,⼀般可找到“指令集”这⼀项。

那么,CPU指令集是什么,是什么⽤呢?接下来⼩编就来科普下CPU这个相对冷门的参数——指令集。

CPU指令集在CPU基本参数中,很少看到“指令集”这项,⼀般只有查看详细参数,才可以找到。

下⾯以i3 8100为例,在详细参数中,可以看到“指令集”,后⾯的技术参数为“SSE4.1/4.2,AVX2,AVX-512”,如下图所⽰。

CPU指令集CPU指令集是什么?CPU指令集都是存储在CPU内部的,主要是对CPU运算进⾏优化、指导的硬程序,有了这些CPU指令集,CPU就能够更快速⾼效的⼯作。

系统所安排的每⼀个命令,都需要CPU根据预先设定好的某⼀条指令来完成,⽽这些预先设定好的指令统称为cpu指令集。

CPU依靠外来的指令“激活”内存指令,来操控与计算电脑。

⼀般来说,预设存储的指令越多,那么CPU就越“聪明”,预设存储的指令越先进,CPU也就越⾼级,预设的很多指令集中在⼀起,那么就是所谓的“指令集”。

CPU指令集的作⽤CPU指令集的多少,对CPU的效率影响较⼤,但是对于普通⽤户来说,功能⼏乎并不会有影响。

指令集较少的CPU,例如RISC,也能够完成所有的功能,不过只是由简单的指令来构成的,因此在执⾏的时候,需要花费更长的时间⽽已。

还记得去年的神U奔腾G4560处理器,相⽐i3处理器砍掉了三个指令集,即AVX、AVX2、FMA3三个指令集。

对于普通家⽤、游戏玩家来说,没有任何影响,但是对渲染的设计⼈员有很⼤的影响。

⽂章结束,以上就是关于CPU指令集是什么?cpu指令集的作⽤是什么的相关知识详解,其实对于⾮专业普通⽤户来说,根本没有必要在意CPU指令集这个参数,这也是很多CPU基本参数中,基本都没有标注这项的原因。

CPU指令集(InstructionSetArchitecture,ISA)

CPU指令集(InstructionSetArchitecture,ISA)

CISC RISC指令系统指令⽐较多,基本上是⼀个功能⼀条指令;每个特定、复杂的功能都有专门的指令。

因此实现特殊功能容易,每条指令可以处理的⼯作⽐较丰富;格式不规则,执⾏时间较长只有少数的常⽤指令;对不常⽤的功能或⼤部分复杂操作使⽤简单指令合成。

因此实现复杂功能时,效率可能不⾼。

但可例⽤流⽔线和超标量技术加以改进和弥补。

格式⾮常标准;每条指令执⾏时间都很短CPU指令集(InstructionSetArchitecture,ISA)本⽂摘⾃⽹络概念指令集是存储在CPU内部,对CPU运算进⾏指导和优化的硬程序,⽤来引导CPU进⾏加减运算和控制计算机操作系统的⼀系列指令集合。

拥有这些指令集,就可以更⾼效地运⾏。

系统所下达的每⼀个命令都需要CPU根据预先设定好的某⼀条指令来完成。

这些预先定好的指令统称为cpu指令集,它是预存在CPU⾥边的。

CPU依靠外来指令“激活”⾃⼰内存的指令,来计算和操控电脑。

每款CPU在设计时就规定了⼀系列与电脑其它部件相配合的指令系统。

预先存储的指令越多,CPU就越“聪明”。

可以做的“动作”越多。

预先存储的指令越先进,CPU就越⾼级。

可以这样说指令集是软件与CPU之间的⼀个接⼝⽽CPU就是接⼝的实列化。

其实指令集就是⼀组汇编指令的集合,不同的CPU使⽤的指令集不同。

CPU指令集是在CPU设计时固化在⾥⾯的“硬程序”,整合在CPU内部的逻辑电路中,不是什么代码,也谈不上“存储”。

所以我们在CPU⾥是不可能找到“指令集”的实体的,如果⾮要具象化,那它就是“汇编语⾔”转换到“机器码”(相当于⼀个翻译过程)+CPU执⾏机器码的晶体管和逻辑电路的集合,也可以说CPU指令集的存放位置.是CPU中的"译码电路".作⽤指令集定义了⼀台计算机可以执⾏的所有指令的集合,每条指令规定了计算机执⾏什么操作,所处理的操作数存放的地址空间以及操作数类型。

ISA规定的内容包括数据类型及格式,指令格式,寻址⽅式和可访问地址空间的⼤⼩,程序可访问的寄存器个数、位数和编号,控制寄存器的定义,I/O空间的编制⽅式,中断结构,机器⼯作状态的定义和切换,输⼊输出结构和数据传送⽅式,存储保护⽅式等。

处理器核、Core、处理器、CPU区别指令集架构与微架构的区别32位与64位指令集架构说明

处理器核、Core、处理器、CPU区别指令集架构与微架构的区别32位与64位指令集架构说明

处理器核、Core、处理器、CPU区别指令集架构与微架构的区别32位与64位指令集架构说明1、处理器核、Core、处理器、CPU的区别 严格来说“处理器核”和“ Core ”是指处理器内部最核⼼的部分,是真正的处理器内核;⽽“处理器”和“CPU往往是⼀个完整的 SoC,包含了处理器内核和其他的设备或者存储器。

2、指令集架构和微架构的区别 指令集,顾名思义是⼀组指令的集合,⽽指令是指处理器进⾏操作的最⼩单元(譬如加减乘除操作或者读/写存储器数据)。

指令集架构,有时简称为“架构”或者称为“处理器架构”。

有了指令集架构,便可以使⽤不同的处理器硬件实现⽅案来设计不同性能的处理器。

处理器的具体硬件实现⽅案称为微架构(Microarchitecture )------微架构⼜称为微体系结构/微处理器体系结构。

是在计算机⼯程中,将⼀种给定的指令集架构在处理器中执⾏的⽅法。

⼀种给定指令集可以在不同的微架构中执⾏。

实施中可能因不同的设计⽬的和技术提升⽽有所不同。

计算机架构是微架构和指令集设计的结合。

虽然不同的微架构实现可能造成性能与成本的差异,但是,软件⽆须做任何修改便可以完全运⾏在任何⼀款遵循同⼀指令集架构实现的处理器上。

因此,指令集架构可以理解为⼀个抽象层。

该抽象层构成处理器底层硬件与运⾏于其上的软件之间的桥梁与接⼝,也是现在计算机处理器中重要的⼀个抽象层。

3、32位与64位指令集架构说明 (处理器指令集架构的位数)处理器架构的位数是指通⽤寄存器的宽度,其决定了寻址范围的⼤⼩、数据运算能⼒的强弱。

譬如32 位架构的处理器,其通⽤寄存器的宽度为 32 位,能够寻址的范围为 2^32 ,即 4GB的寻址空间,运算指令可以操作的操作数为 32位。

注意:处理器指令集架构的宽度和指令的编码长度⽆任何关系。

并不是说 64 位架构的指令长度为 64 位(这是个常见的误区)。

综上所述,在不考虑任何实际成本和实现技术的前提下,理论上来讲:通⽤寄存器的宽度,即指令集架构的位数越多越好,因为这样可以带来更⼤的寻址范围和更强的运算能⼒;指令编码的长度越短越好,因为这样可以更加节省代码的存储空间;。

CPU架构之精简指令集与复杂指令集

CPU架构之精简指令集与复杂指令集

CPU架构之精简指令集与复杂指令集1、精简指令集这种 CPU 的设计中,微指令集较为精简,每个指令的运⾏时间都很短,完成的动作也很单纯,指令的执⾏效能较佳; 但是若要做复杂的事情,就要由多个指令来完成。

常见的 RISC 微指令集 CPU 主要例如甲⾻⽂ (Oracle) 公司的 SPARC 系列、 IBM 公司的 Power Architecture (包括 PowerPC) 系列、与安谋公司 (ARM Holdings) 的 ARM CPU 系列等。

在应⽤⽅⾯,SPARC CPU 的计算机常⽤于学术领域的⼤型⼯作站中,包括银⾏⾦融体系的主服务器也都有这类的计算机架构; ⾄于 PowerPC 架构的应⽤上,例如新⼒(Sony)公司出产的 Play Station3(PS3)就是使⽤ PowerPC 架构的 Cell 处理器; 那安谋的 ARM 呢?你常使⽤的各⼚牌⼿机、PDA、导航系统、⽹络设备(交换器、路由器等)等,⼏乎都是使⽤ ARM 架构的 CPU 喔! ⽼实说,⽬前世界上使⽤范围最⼴的 CPU 可能就是 ARM 这种架构的呢!2、复杂指令集与 RISC 不同的,CISC 在微指令集的每个⼩指令可以执⾏⼀些较低阶的硬件操作,指令数⽬多⽽且复杂, 每条指令的长度并不相同。

因为指令执⾏较为复杂所以每条指令花费的时间较长, 但每条个别指令可以处理的⼯作较为丰富。

常见的 CISC 微指令集 CPU 主要有 AMD、Intel、VIA 等的 x86 架构的 CPU。

由于 AMD、 Intel、 VIA 所开发出来的 x86 架构 CPU 被⼤量使⽤于个⼈计算机(Personal computer)⽤途上⾯, 因此,个⼈计算机常被称为 x86 架构的计算机!那为何称为 x86 架构呢? 这是因为最早的那颗 Intel 发展出来的 CPU 代号称为 8086,后来依此架构⼜开发出 80286, 80386..., 因此这种架构的 CPU 就被称为 x86 架构了。

英特尔指令集

英特尔指令集

英特尔指令集简介英特尔指令集(Intel Instruction Set)是由英特尔公司开发和发布的一套用于x86架构处理器的指令集。

指令集是一种用于控制和操作计算机硬件的基本指令系统,它定义了计算机处理器能够理解和执行的操作。

英特尔指令集是计算机软件开发的基础,它提供了一系列的指令,用于执行各种操作,包括算术运算、逻辑运算、数据传输、控制流程等。

通过使用这些指令,开发人员可以编写高效、功能丰富的软件,并充分发挥处理器的性能。

发展历程英特尔指令集的发展可以追溯到20世纪70年代。

最早的x86处理器采用的是8086指令集,它是英特尔公司推出的第一款16位微处理器。

随着技术的进步和需求的增加,8086指令集逐渐演化为80286、80386、80486指令集等。

这些指令集的改进包括增加新的指令、提高指令执行速度、增加内存地址空间等。

1993年,英特尔发布了第一个x86架构的处理器,即奔腾处理器(Pentium)。

奔腾处理器引入了一些新的指令,如MMX指令集,用于加速多媒体应用程序的运行。

此后,英特尔陆续发布了奔腾II、奔腾III、奔腾4等处理器,每一代处理器都带来了新的指令和功能。

2006年,英特尔推出了第一款基于新微架构的处理器,即酷睿处理器(Core)。

酷睿处理器采用了更先进的指令集架构,如SSE指令集、AVX指令集等,提供了更高的性能和更强大的功能。

此后,英特尔不断推出新的处理器系列,如酷睿i3、酷睿i5、酷睿i7等,每一代处理器都引入了新的指令集和技术。

主要特点英特尔指令集具有以下主要特点:1. 兼容性英特尔指令集保持了向后兼容性,即较新的处理器能够执行较旧的指令集。

这意味着旧的软件可以在新的处理器上运行,而不需要进行修改。

这种兼容性使得英特尔处理器能够广泛应用于各种计算机系统和软件平台。

2. 多样性英特尔指令集提供了丰富多样的指令,涵盖了各种计算和操作的需求。

它包括算术指令、逻辑指令、数据传输指令、控制指令等,可以满足不同类型的应用程序的要求。

cpu微指令集

cpu微指令集

cpu微指令集cpu微指令集2010-07-0712:42定义:cpu作为一台电脑中的核心,它的作用是无法替代的。

而cpu本身只是在块硅晶片上所集成的超大规模的集成电路,集成的晶体管数量可达到上亿个,是由非常先进复杂的制造工艺制造出来的,拥有相当高的科技含量。

原理:CPU依靠指令来计算和控制系统,每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。

指令的强弱也是CPU的重要指标,指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。

从现阶段的主流体系结构讲,指令集可分为复杂指令集和精简指令集两部分,而从具体运用看,如Intel的MMX(Multi Media Extended)、SSE、SSE2(Streaming-Single instruction multiple data-Extensions2)和AMD的3DNow!等都是CPU的扩展指令集,分别增强了CPU的多媒体、图形图象和Internet等的处理能力。

我们通常会把CPU的扩展指令集称为"CPU的指令集"。

然而如此一颗精密的芯片为什么能够控制一个庞大而复杂的电脑系统呢?这就是cpu中所集成的指令集。

所谓指令集,就是cpu中用来计算和控制计算机系统的一套指令的集合,而每一种新型的cpu在设计时就规定了一系列与其他硬件电路相配合的指令系统。

而指令集的先进与否,也关系到cpu的性能发挥,它也是cpu性能体现的一个重要标志。

再强大的处理器也需要指令集的配合才行体系结构:cpu的指令集从主流的体系结构上分为精简指令集和复杂指令集,而在普通的计算机处理器基本上是使用的复杂指令集。

在计算机早期的发展过程中,cpu中的指令集是没有划分类型的,而是都将各种程序需要相配合的指令集成到cpu中,但是随着科技的进步,计算机的功能也越来越强大,计算机内部的元件也越来越多,而且越来越复杂,cpu的指令也相应的变得十分复杂,而在使用过程中,并不是每一条指令都要完全被执行,在技术人员的研究过程中发现,约有80%的程序只用到了20%的指令,而一些过于冗余的指令严重影响到了计算机的工作效率,就这一现象,精简指令集的概念就被提了出来。

单片机指令集的分类与特点

单片机指令集的分类与特点

单片机指令集的分类与特点单片机(Microcontroller)是一种集成了微处理器核心、存储器、输入/输出接口和计时器等功能于一体的集成电路芯片。

指令集是单片机的重要组成部分,它决定了单片机对指令的支持程度和功能。

一、指令集的分类根据指令集的不同特点和功能,可以将单片机的指令集分为以下几类:1. RISC指令集(Reduced Instruction Set Computing):这种指令集以精简为主,指令长度固定,执行速度较快。

RISC指令集的特点是指令种类较少,每种指令的功能相对简单,可以快速执行。

例如,常见的ARM架构单片机采用了RISC指令集。

2. CISC指令集(Complex Instruction Set Computing):这种指令集以复杂为主,指令长度和执行速度都相对较慢。

CISC指令集的特点是指令种类较多,每种指令的功能相对复杂,可以实现更多的操作。

例如,Intel的x86架构单片机采用了CISC指令集。

3. DSP指令集(Digital Signal Processor):这种指令集主要用于数字信号处理,具有高效率和强大的计算能力。

DSP指令集的特点是针对数字信号处理的需求,提供了丰富的算术、逻辑和移位指令,适用于音频、视频和图像处理等领域。

4. SIMD指令集(Single Instruction, Multiple Data):这种指令集主要用于并行计算,可以同时对多个数据进行操作,提高计算效率。

SIMD指令集的特点是同一指令可以对多个数据进行相同的操作,适用于图形处理、数据压缩和加密等应用。

二、指令集的特点1. 指令执行速度:指令集的设计会直接影响单片机的运行速度。

RISC指令集由于指令长度短且功能简单,执行速度相对较快;而CISC指令集由于指令长度长且功能复杂,执行速度相对较慢。

2. 指令编码的灵活性:指令编码的灵活性直接影响到指令格式的设计和指令的功能扩展。

某些指令集具有较高的编码灵活性,可以支持更多的指令格式和操作方式,灵活性更强。

cpu指令集有多少种

cpu指令集有多少种

cpu指令集有多少种你知道电脑cpu的指令集有多少种吗?小编来像你介绍!下面由店铺给你做出详细的cpu指令集介绍!希望对你有帮助!cpu指令集介绍一(1)CISC指令集CISC指令集,也称为复杂指令集,英文名是CISC,(Complex Instruction Set Computer的缩写)。

在CISC微处理器中,程序的各条指令是按顺序串行执行的,每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。

顺序执行的优点是控制简单,但计算机各部分的利用率不高,执行速度慢。

其实它是英特尔生产的x86系列(也就是IA-32架构)CPU 及其兼容CPU,如AMD、VIA的。

即使是现在新起的X86-64(也被成AMD64)都是属于CISC的范畴。

要知道什么是指令集还要从当今的X86架构的CPU说起。

X86指令集是Intel为其第一块16位CPU(i8086)专门开发的,IBM1981年推出的世界第一台PC机中的CPU—i8088(i8086简化版)使用的也是X86指令,同时电脑中为提高浮点数据处理能力而增加了X87芯片,以后就将X86指令集和X87指令集统称为X86指令集。

虽然随着CPU技术的不断发展,Intel陆续研制出更新型的i80386、i80486直到过去的PII至强、PIII至强、Pentium 3,最后到今天的Pentium 4系列、至强(不包括至强Nocona),但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源,所以Intel公司所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集,所以它的CPU仍属于X86系列。

由于Intel X86系列及其兼容CPU(如AMD Athlon MP、)都使用X86指令集,所以就形成了今天庞大的X86系列及兼容CPU阵容。

x86CPU目前主要有intel的服务器CPU和AMD 的服务器CPU两类。

(2)RISC指令集RISC是英文“Reduced Instruction Set Computing ” 的缩写,中文意思是“精简指令集”。

【基础知识】CPU指令集

【基础知识】CPU指令集

【基础知识】CPU指令集计算机指令就是指挥机器⼯作的指⽰和命令,程序就是⼀系列按⼀定顺序排列的指令,执⾏程序的过程就是计算机的⼯作过程。

指令集,就是CPU中⽤来计算和控制计算机系统的⼀套指令的集合,⽽每⼀种新型的CPU在设计时就规定了⼀系列与其他硬件电路相配合的指令系统。

⽽指令集的先进与否,也关系到CPU的性能发挥,它也是CPU性能体现的⼀个重要标志。

每款CPU在设计时就规定了⼀系列与其硬件电路相配合的指令系统。

指令的强弱也是CPU的重要指标,指令集是提⾼微处理器效率的最有效的⼯具之⼀。

从现阶段的主流体系结构讲,指令集可分为和两部分 [1]。

简介在计算机中,指⽰计算机硬件执⾏某种运算、处理功能的命令称为指令。

指令是计算机运⾏的最⼩的功能单位,⽽硬件的作⽤是完成每条指令规定的功能。

⼀台计算机上全部指令的集合,就是这台计算机的指令系统。

指令系统也称指令集,是这台计算机全部功能的体现。

⽽⼈们设计计算机⾸要考虑的是它拥有的功能,也就是⾸先要按功能档次设计指令集,然后按指令集的要求在硬件上实现。

指令系统不仅仅是指令的集合,还包括全部指令的指令格式、寻址⽅式和数据形式。

所以,各计算机执⾏的指令系统不仅决定了机器所要求的能⼒,⽽且也决定了指令的格式和机器的结构。

反过来说,不同结构的机器和不同的指令格式应该具有与之相匹配的指令系统。

为此,设计指令系统时,要对指令格式、类型及操作功能给予应有的重视。

软件是为了使⽤计算机⽽编写的各种系统和⽤户的程序,程序由⼀个序列的计算机指令组成。

从这个⾓度上说,指令是⽤于设计程序的⼀种计算机语⾔单位 [2]。

计算机的指令系统是指⼀台计算机上全部指令的集合,也称计算机的指令集。

指令系统包括指令格式、寻址⽅式和数据形式。

⼀台计算机的指令系统反映了该计算机的全部功能,机器类型不同,其指令系统也不同,因⽽功能也不同。

指令系统的设置和机器的硬件结构密切相关,⼀台计算机要有较好的性能,必须设计功能齐全、通⽤性强、内含丰富的指令系统,这就需要复杂的硬件结构来⽀持 [2]。

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C0
C7
00000081
03
CAR<=XXXX
C1
00000002
STORE X
08
CAR<=CAR+1
PC<=PC+1
MAR<=MBR[L8]
C0
C8
C6
00000141
09
CAR<=CAR+1
MBR<=ACC
C0
C12
00001001
0A
CAR<=0
MEMORY<=MBR
C2
C4
00000014
c(22)
undefined
c(23)
undefined
c(24)
undefined
c(25)
undefined
c(26)
undefined
c(27)
undefined
c(28)
undefined
c(29)
undefined
c(30)
undefined
c(31)
undefined
Table3The Sequence of Microinstructions
00001101
0D
ACC>>1 =>ACC
SHIFTL
00001110
0E
ACC<<1 =>ACC
STORE MR [x]
00001111
0F
MR=>[X]
Table2The meaning of each bit of the microinstruction
c (0)
CAR<=CAR+1
c (1)
Table 1 List of instructions and relevant opcodes
INSTRUCTION
OPCODE(Binary)
OPCODE(Hex)
COMMENTS
STORE X
00000001
01
ACC=>[X]
LOAD X
00000010
02
[X]=>ACC
ADD X
00000011
03
ACC+[X]=>ACC
SUB X
t;ACC
JMPGEZ X
00000101
05
if ACC>=0, X=>PC
else PC+1=>PC
JMP X
00000110
06
X=>PC
HALT
00000111
07
Halt a program
MPY X
00001000
08
C0
C3
00000009
1A
CAR<=CAR+1
BR<=MBR
C0
C9
00000201
1B
CAR<=CAR+1
ALU<=BR
ALU<=ACC
C0
C20
C14
00104001
1C
CAR<=CAR+1
ALU_Calculate
C0
C15
00008001
1D
CAR<=0
ACC<=ALU
C2
C13
00002004
41
CAR<=CAR+1
MBR<=MR
C0
C18
00040001
42
CAR<=0
MEMORY<=MBR
C2
C4
00000014
CAR<= XXXX
c(2)
CAR<=0
c(3)
MBR<=MEMORY
c(4)
MEMORY<=MBR
c(5)
MAR<=PC
c(6)
MAR<=MBR(L8)
c(7)
IR<=MBR(H8)
c(8)
PC<=PC+1
c(9)
BR<=MBR
c(10)
ACC<=0
c(11)
ACC<=MBR
c(12)
MBR<=ACC
C0
C20
C14
00104001
14
CAR<=CAR+1
ALU_Calculate
C0
C15
00008001
15
CAR<=0
ACC<=ALU
C2
C13
00002004
ADD X
18
CAR<=CAR+1
PC<=PC+1
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C0
C8
C6
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19
CAR<=CAR+1
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10
CAR<=CAR+1
PC<=PC+1
MAR<=MBR[L8]
C0
C8
C6
00000141
11
CAR<=CAR+1
MBR<=MEMORY
C0
C3
00000009
12
CAR<=CAR+1
ACC<=0
BR<=MBR
C0
C10
C9
00000601
13
CAR<=CAR+1
ALU<=BR
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00104001
3C
CAR<=CAR+1
ALU_Multiply
C0
C16
00010001
3D
CAR<=0
MR<=ALU[H16]
ACC<=ALU[L16]
C2
C17
C13
00022004
STORE MR [X]
40
CAR<=CAR+1
PC<=PC+1
MAR<=MBR[L8]
C0
C8
C6
00000141
JMPGEZ X
20
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C21
00200000
21
CAR<=0
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C2
C19
00080004
22
CAR<=0
PC<=PC+1
C2
C8
00000104
JMP X
28
CAR<=0
PC<=MBR[L8]
C2
C19
00080004
HALT
30
CAR<=0
C2
00000004
MPY X
38
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MAR<=MBR[L8]
C0
C8
C6
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39
CAR<=CAR+1
MBR<=MEMORY
C0
C3
00000009
3A
CAR<=CAR+1
BR<=MBR
C0
C9
00000201
3B
CAR<=CAR+1
ALU<=BR
ALU<=ACC
C0
C20
C14
Instruction
Address(Hex)
Micro-instruction
Control_Signals
Code(Hex)
FETCH
00
CAR<=CAR+1
MAR<=PC
C0
C5
00000021
01
CAR<=CAR+1
MBR<=MEMORY
C0
C3
00000009
02
CAR<=CAR+1
IR<=MBR[H8]
c(13)
ACC<=ALU
c(14)
ALU<=ACC
c(15)
ACC_Calculate(+—/ and or not shiftr shiftl)
c(16)
ALU_Multiply
c(17)
MR<=ALU
c(18)
MBR<=MR
c(19)
PC<=MBR[L8]
c(20)
ALU<=BR
c(21)
CAR<=CAR+1+FLAG
ACC*[X]=>ACC(L16)
ACC*[X]=>MR(H16)
DIV X
00001001
09
ACC/[X]=>ACC
AND X
00001010
0A
ACC and [X]=>ACC
OR X
00001011
0B
ACC or [X]=>ACC
NOT X
00001100
0C
not [X]=>ACC
SHIFTR
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