CPU指令集浅说

许多人在选择CPU，或了解CPU性能时，常常忽略指令集这个指标，甚至认为它无关紧要的。

其实，指令集对于CPU来讲，是相当重要的。

举个常见的例子吧，有些使用老机子的人，在玩3D、视频、音频、图像、游戏等多媒体文件时，常常会感到效果不好。速度慢、卡、甚至无法处理等。这其中最重要的一个原因，就是老机子的CPU缺少先进的指令集。

本文就是力图用最通俗的语言，给非专业人士说说CPU的指令集。都是从网上学来的，纯属个人理解，绝非权威观点。由于尽量不使用那些艰涩难懂的专业术语，所以难免有不严谨之处。就当扫盲吧。

CPU指令集浅说

啥是指令集？

我们对电脑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。

这些预先设定好的指令是预存在CPU中的。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。就好比大人脑袋里的知识多，所以比小孩聪明。

多个指令集中在一起，通常叫指令集。

基本指令集与扩展指令集

CPU都有一个基本的指令集，在基本功能方面，它们的差别并不太大。没有基本指令集的CPU，就是“傻子”一样的摆设。

为了提高CPU在某些方面的性能，就必须增加一些特殊的指令满足特殊的需求，这些新增的指令就构成了扩展指令集。也就是常说的指令集。

精简指令集与复杂指令集

不管是基本指令集还是扩展指令集，都有精简与复杂之分。

千万不要认为精简一定不如复杂。恰恰相反的是，目前的精简指令集比复杂指令集好得多。所以精简指令集基本用于中、高档服务器中。尤其是高档服务器，使用的都是精简指令集。而且，精简指令集有不断向个人电脑领域发展的趋势。

从长远上讲，精简指令集是以后高性能CPU的发展方向。预计总有一天会一统江湖。

说到这，您一定会明白一个事实，那就是，目前绝大部分个人电脑都是使用复杂指令集的。

精简指令集（RISC）

精简指令集（RISC）有人又叫“简单指令集”。它是从复杂指令集（CISC）脱胎出来的。

在使用复杂指令集（CISC）的实践中，人们发现大部分程序（大约80%）通常只使用复杂指令集（CISC）中的很少部分指令（大约20%）就能正常工作，其它的指令很少用到。于是就在这20%的常用指令的基础上，开发出了精简指令集（RISC）。

我们来看看下面复杂指令集与精简指令集的主要比较吧。

复杂指令集计算机（CISC）精简指令计算机（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；

每条指令执行时间较长。

只有较少的常用指令；对不常用的功能或大部分复杂的操

作，则使用简单指令合成。因此在实现复杂功能时，效率

可能较低。但可利用流水线和超标量技术加以改进和弥补。

每条指令完成的动作也很单纯。

格式非常标准；

每条指令执行时间都很短。

执行操作指令多，操作直接。使用微程序来实

现指令操作。

在执行速度上不如精简指令集。

有限制，控制简单。大多数操作都是寄存器到寄存器之间

的操作。

执行速度较快。

CPU 电路单元丰富，结构复杂，面积大、

功耗大。

单元电路较少，结构简单，布局紧凑，面积小、功耗低，

易于采用最新技术。

非常适合采用流水线、超流水线和超标量技术，从而实现

指令级并行操作，提高处理器的性能。

无法摆脱的x86指令集

x86是一种复杂指令集（CISC）。一直被Intel和AMD两大CPU开发商所垄断。

x86指令集是Intel开发的，后来增加了x87指令集，现在将x86和x87指令集统称为x86指令集。并将使用x86指令集的系统统称为x86架构。

虽然随着CPU技术的不断发展，Intel陆续研制出更新型的CPU，而且每种新的CPU，都会有自己新的指令。但Intel不得不考虑这样一个事实，相当丰富的软件资源都是以x86指令集为基础编写的（例如：Win XP 操作系统就是x86架构的）。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CPU仍然继续使用x86指令集，仍然属于x86架构。AMD也是向购买了x86指令集的使用权，来开发自己的x86架构的CPU。

这样就形成了如今庞大的x86系列CPU。其被大量应用于个人电脑。可以这样说，目前绝大部分个人电脑都是x86架构的。

x86指令集是由基本指令集和扩展指令集组成的。其最常见的扩展指令集如下。

扩展指令集

目前常提到的扩展指令集大都是专门为多媒体应用的指令集。主要功能提高CPU处理3D图形、视频、音频、图像等的能力，提高CPU的处理速度等。

非专业人士并不一定非要详细了解这些指令集的一些专业知识的。只要记住，CPU可以支持的指令集越多，指令集的版本越高，就越好。

属于Intel的这类指令集主要有MMX、SSE、SSE2、SSE3等，属于AMD的有3D Now!等。

随着64位CPU的问世，双方又都推出了一些64位系统的指令集。

目前最新的Intel的CPU可以支持SSE、SSE2、SSE3指令集。随着Intel的逐步授权，AMD的CPU不仅进一步发展了自己的3D Now!指令集，并且可以支持Inel的SSE、SSE2、SSE3指令集。

MMX（Multi Media Extensions，多媒体扩展）指令集。包含57条指令。

SSE（Streaming SIMD Extensions，单指令多数据流扩展）指令集。包含70条指令。