CPU的兩種指令集

CPU作為一個(gè)具有特定功能的芯片,里頭含有微指令集,我們所使用的軟件都要經(jīng)過CPU內(nèi)部的指令集來處理才行。這些指令集的設(shè)計(jì)主要又被分為兩種設(shè)計(jì)理念,這就是目前計(jì)算機(jī)業(yè)界常見到的兩種主要CPU指令集種類: 分別是精簡指令集(RISC)與復(fù)雜指令集(CISC)系統(tǒng)。

精簡指令集(Reduced Instruction Set Computing, RISC)

這種CPU的設(shè)計(jì)中,微指令集較為精簡,每個(gè)指令的運(yùn)行時(shí)間都很短,完成的動(dòng)作也很單純,指令的執(zhí)行效能較佳; 但是若要做復(fù)雜的事情,就要由多個(gè)指令來完成。常見的RISC微指令集CPU主要例如Sun公司的SPARC系列、 IBM公司的Power Architecture(包括 PowerPC)系列、與ARM系列等。

在應(yīng)用方面,SPARC架構(gòu)的計(jì)算機(jī)常用于學(xué)術(shù)領(lǐng)域的大型工作站中,包括銀行金融體系的主服務(wù)器也都有這類的計(jì)算機(jī)架構(gòu); 至于PowerPC架構(gòu)的應(yīng)用上,例如Sony公司出產(chǎn)的Play Station3(PS3)就是使用PowerPC架構(gòu)的 Cell處理器; 那ARM呢?你常使用的各廠智能手機(jī),PDA,導(dǎo)航系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(交換器、路由器等)等,幾乎都是使用ARM架構(gòu)的CPU。老實(shí)說,目前世界上使用范圍最廣的CPU可能就是ARM架構(gòu)的。

復(fù)雜指令集(Complex Instruction Set Computer, CISC)

與RISC不同的是,CISC在微指令集的每個(gè)小指令可以執(zhí)行一些較低階的硬件操作,指令數(shù)目多而且復(fù)雜, 每條指令的長度并不相同。因?yàn)橹噶顖?zhí)行較為復(fù)雜所以每條指令花費(fèi)的時(shí)間較長, 但每條個(gè)別指令可以處理的工作較為豐富。常見的CISC微指令集CPU主要有AMD、Intel、VIA 等x86 架構(gòu)的CPU。

由于 AMD、Intel、VIA 所開發(fā)出來的x86 架構(gòu)CPU被大量使用于個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal computer)用途上面, 因此,個(gè)人計(jì)算機(jī)常被稱為 x86 架構(gòu)的計(jì)算機(jī)。那為何稱為 x86 架構(gòu)呢? 這是因?yàn)樽钤绲哪穷w Intel 發(fā)布出來的 CPU 代號(hào)稱為 8086,后來依此架構(gòu)又開發(fā)出 80286, 80386..., 因此這種架構(gòu)的 CPU 就被稱為 x86 架構(gòu)了。

在2003年以前由 Intel 所開發(fā)的 x86 架構(gòu) CPU 由 8 位升級(jí)到 16、 32 位,后來 AMD 依此架構(gòu)修改新一代的 CPU 為 64 位, 為了區(qū)別兩者的差異,因此 64 位的個(gè)人計(jì)算機(jī) CPU 又被統(tǒng)稱為 x86_64架構(gòu)。

那么不同的 x86 架構(gòu)的CPU 有什么差異呢?除了 CPU 的整體結(jié)構(gòu)(如第二層快取、每次運(yùn)作可執(zhí)行癿指令數(shù)等)之外, 主要是在于微指令集的不同。新的 x86的 CPU 大多含有很先進(jìn)的微指令集, 這些微指令集可以加速多媒體程序的運(yùn)作,也能夠加強(qiáng)虛擬化癿效能,而且某些微指令集更能夠增加能源效率, 讓CPU 耗電量降低。由于電費(fèi)越來越高,購買計(jì)算機(jī)時(shí),除了整體的效能之外, 節(jié)能省電的CPU也是需要重點(diǎn)考慮的。

Intel/AMD的 x86 架構(gòu)中,關(guān)于多媒體、虛擬化、省電功能等方面重要的微指令集。

多媒體:MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSE4, AMD-3DNow!

虛擬化:Intel-VT, AMD-SVM

省電功能:Intel-SpeedStep, AMD-PowerNow!

64/32 位兼容技術(shù):AMD-AMD64, Intel-EM64T

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