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cpu指令集详解

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cpu有x86系列和arm系列。X86家族指令集和arm家族指令集。如下:

在CPU内部用于指导计算和优化的硬程序称为“指令集”。它是CPU能直接识别的最底层指令,可分为复杂指令集和简化指令集。复杂指令集是将一些复杂功能的指令集合起来,用一些原有的软件来实现硬件指令系统的通用功能,从而提高计算机的执行速度,Intel著名的X86架构就是复杂指令集的典型产物。在计算机刚刚诞生的年代,它们的部件价格昂贵,主频低,运行速度慢,这可以大大提高处理效率。然而,随着复杂指令集越来越复杂,结构越来越大,通用性和运行速度开始变差,另一种由思想驱动的精简指令集应运而生。

简化指令集的思想是通过简化计算机指令功能来减少指令的平均执行周期,并使用子程序来实现更复杂的功能,从而提高计算机的工作频率。同时,为了提高子程序的执行速度,采用了大量的通用寄存器。ARM和Imagination Technologies的MIPS是该架构的一部分。

目前,几乎所有流行的移动处理器都采用ARM架构。这种精简的指令集架构带来了四个优点:一是体积小、功耗低、成本低、性能强;第二,指令执行速度更快,因为寄存器被广泛使用,大多数数据操作都是在寄存器中完成的。第三,寻址方式灵活简单,执行效率高。第四,指令长度固定,可以通过多流水线提高处理效率。

ARM架构也分为ARMv6、ARMv7、ARMv8等代。基于ARMv6指令集的内核是ARM11,在早期的智能手机,尤其是诺基亚的塞班手机中被广泛使用。ARMv7是新智能手机时代使用最多的架构,我们熟悉的Cortex-A7/A8/A9/A15内核就是这个架构的产物。2011年11月发布的ARMv8指令集在ARM历史上首次支持64位指令集,并构成了苹果A9 64位处理器的核心基础,该处理器将于2013年首次亮相。今天常见的移动自主/自主处理器架构是基于arm指令集的(除了少数使用X86指令集的英特尔核心手机)。

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