CPU指令集介绍

发布时间:2017-3-26 1:36:06 编辑:www.fx114.net 分享查询网我要评论
本篇文章主要介绍了"CPU指令集介绍",主要涉及到CPU指令集介绍方面的内容,对于CPU指令集介绍感兴趣的同学可以参考一下。

参考: http://product.pconline.com.cn/itbk/bjbzj/notebook/1109/2522116.html 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。 通俗的理解,指令集就是CPU能认识的语言,指令集运行于一定的微架构之上,不同的微架构可以支持相同的指令集,比如Intel和AMD的CPU的微架构是不同的,但是同样支持X86指令集,这很容易理解,指令集只是一套指令集合,一套指令规范,具体的实现,仍然依赖于CPU的翻译和执行。就像,同样是一段C语言代码,我们可以用不同的编译器去编译得到不同的可执行文件,当然,自然而言,效率也可能不一样。 (2)指令集分类: 从大类来分,一般将指令集分为精简指令集和复杂指令集。 精简指令集,即RISC指令集reduced instruction set computer:(http://baike.baidu.com/view/981569.htm) 这种指令集的特点是指令数目少,每条指令都采用标准字长、执行时间短、中央处理器的实现细节对于机器级程序是可见的。 复杂指令集,即CISC指令集Complex Instruction Set Computer:(http://baike.baidu.com/view/1177592.htm) 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。 通俗的理解,RICS指令集是针对CISC指令集中的一些常用指令进行优化设计,放弃了一些复杂的指令,对于复杂的功能,需要通过组合指令来完成。自然,两者的使用场合不一样,对于复杂的系统,CISC更合适,否则,RICS更合适,且低功耗。 注意:当初本没有RICS和CISC之分,最开始,Intel X86的第一个CPU定义了第一套指令集,这就是最开始的指令集,后来,一些公司发现很多指令并不常用,所以决定设计一套简洁高效的指令集,称之为RICS指令集,从而将原来的Intel X86指令集定义为CISC指令集。所以,并不是先有RICS后来才有CISC,而是反过来的。 典型的RICS指令集的CPU有:ARM、MIPS等 典型的CICS指令集的CPU有:Intel的x86指令集,以及现在的AMD的x86-64指令集。PS:AMD的兼容CPU也支持x86指令集,反之。 (3)指令集发展: 上面的分类是一个大致的分类,指令集是一直在发展的,在CISC指令集中,慢慢的发展了一系列的指令集: 1. X86指令集: 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的X87芯片系列数学协处理器则另外使用X87指令,以后就将X86指令集和X87指令集统称为X86指令集。 2. MMX指令集: 1997年Intel公司推出了多媒体扩展指令集MMX(MultiMedia eXtensions),它包括57条多媒体指令。MMX指令主要用于增强CPU对多媒体信息的处理能力,提高CPU处理3D图形、视频和音频信息的能力。 3. SSE指令集:Streaming SIMD Extensions 由于MMX指令并没有带来3D游戏性能的显著提升,所以,1999年Inter公司在Pentium III CPU产品中推出了数据流单指令序列扩展指令(SSE)。SSE兼容MMX指令,它可以通过SIMD(单指令多数据技术)和单时钟周期并行处理多个浮点来有效地提高浮点运算速度。 4. SSE2指令集: 在Pentium 4 CPU中,Inter公司开发了新指令集SSE2。这一次新开发的SSE2指令一共144条,包括浮点SIMD指令、整形SIMD指令、SIMD浮点和整形数据之间转换、数据在MMX寄存器中转换等几大部分。其中重要的改进包括引入新的数据格式,如:128位SIMD整数运算和64位双精度浮点运算等。 5. SSE3指令集: 相对于SSE2,SSE3又新增加了13条新指令,此前它们被统称为pni(prescott new instructions)。13条指令中,一条用于视频解码,两条用于线程同步,其余用于复杂的数学运算、浮点到整数转换和SIMD浮点运算。 6. SSE4指令集: SSE4又增加了50条新的增加性能的指令,这些指令有助于编译、媒体、字符/文本处理和程序指向加速。 7. 3D Now!扩展指令集: 3D Now!指令集是AMD公司1998年开发的多媒体扩展指令集,共有21条指令。针对MMX指令集没有加强浮点处理能力的弱点,重点提高了AMD公司K6系列CPU对3D图形的处理能力。由于指令有限,3D Now!指令集主要用于3D游戏,而对其他商业图形应用处理支持不足。 8. EM64T指令集: Intel公司的EM64T(Extended Memory 64 Technology)即64位内存扩展技术。该技术为服务器和工作站平台应用提供扩充的内存寻址能力,拥有更多的内存地址空间,可带来更大的应用灵活性,特别有利于提升音频视频编辑、CAD设计等复杂工程软件及游戏软件的应用。 9. 3DNow!+指令集: 在原有的指令集基础上,增加到52条指令,其中包含了部分SSE指令,该指令集主要用于新型的AMD CPU上。 10. AVX指令集: Intel公司将为Sandy Bridge带来全新的指令扩展集Intel Advanced Vector Extensions (Intel AVX)。AVX是在之前的128bit扩展到和256bit的SIMD(Single Instruction, Multiple Data)。而Sandy Bridge的SIMD演算单元扩展到256bits的同时数据传输也获得了提升,所以从理论上看CPU内核浮点运算性能提升到了2倍。 总结:可以看到,CPU指令集是一只在不断发展的,随着需求的不断增加,指令集也在不断扩展,从而提高CPU的性能。RICS指令集一般用于嵌入式等场合,所以指令集并没有太多的扩展。 参考: http://baike.soso.com/v126959.htm http://baike.baidu.com/view/9174.htm http://product.pconline.com.cn/itbk/bjbzj/notebook/1109/2522116.html

上一篇:struct resource
下一篇:hdu 4715

相关文章

关键词: CPU指令集介绍

相关评论

本站评论功能暂时取消,后续此功能例行通知。

一、不得利用本站危害国家安全、泄露国家秘密,不得侵犯国家社会集体的和公民的合法权益,不得利用本站制作、复制和传播不法有害信息!

二、互相尊重,对自己的言论和行为负责。

好贷网好贷款