最新版本：CPU指令集（指令系统）

要谈论CPU，您必须首先谈论指令系统。指令系统是指CPU可以处理的所有指令的集合，是CPU的基本属性。

例如，我们现在使用的CPU都使用x86指令集。它们都是相同类型的CPU，无论是PIII，Athlon还是Joshua。我们也知道世界上有一些CPU比PIII和Athlon快得多，例如Alpha，但是它们不使用x86指令集，也不能使用基于x86指令集的大量程序，例如Windows98。

之所以将指令系统作为CPU的基本属性，是因为指令系统决定了CPU可以运行哪种程序。使用高级语言编译的所有程序都需要先翻译（编译或解释）为机器语言，然后才能运行。这些机器语言包含说明。

1、指令格式

一条指令通常包括两部分：操作码和地址码。

a）操作码实际上是指令序列号，用于告诉CPU需要执行哪条指令。

b）地址代码更为复杂，主要包括源操作数地址，目的地址和下一条指令的地址。

在某些指令中，可以部分或完全省略地址代码。例如，空指令只有一个操作代码，而没有地址代码。

c）例如，指令系统的指令长度为32位，操作码长度为8位，地址长度也为8位，第一条指令为加法，第二条指令为减法。当它收到指令“ 0100000110”时，它首先取出其第一个8位操作码00000010。分析表明这是一个具有3个地址的减法运算，这3个地址分别是两个源操作数地址和一个目标地址。因此，CPU在内存地址00000100处获取相减的数字，在00000001处获取相减的数字，将其发送到ALU进行减法，然后将结果发送给00000110。

这只是一个非常简单的示例，实际情况要复杂得多。

2、指令的分类和寻址

通常，当前的命令系统具有以下类型的命令：

a）算术和逻辑运算指令：

算术和逻辑运算指令包括加法，减法，乘法和除法等算术指令，以及AND或非独占或等逻辑运算指令。

当前的命令系统还添加了一些十进制运算指令和字符串运算指令。

b）浮点操作说明：

用于对浮点数执行操作。浮点算术比整数算术复杂得多，因此通常在CPU中有一个专用于浮点运算的浮点算术单元。

矢量指令通常添加到当前的浮点指令中，这些指令用于直接在矩阵上执行操作，这对于当前的多媒体和3D处理非常有用。

c）位操作说明：

学习过C的人们应该知道，用C语言存在一组位操作语句。相应地，指令系统中还存在一组位操作指令，例如向左移动一位，向右移动一位。对于计算机内部二进制代码表示的数据，此操作非常简单快捷。

d）其他说明：

除了许多其他非算术指令以的灵活计算功能。 SSE2指令允许软件开发人员在运行诸如MPEG- 2、 MP 3、3D图形之类的软件时，极其灵活地实现算法并提高性能。

英特尔开始从Willamette内核的Pentium 4支持SSE2指令集，而AMD从K8架构的SledgeHammer内核的Opteron开始支持SSE2指令集。

4> SE3指令集

SSE3（流式SIMD扩展3，英特尔正式称为SIMD流式技术扩展3或数据流单指令多数据扩展指令集3)），该指令集由英特尔根据SSE2指令集开发。 SSE2，SSE3在SSE2的基础上增加了13条SIMD指令。

SSE3中的13条新指令的主要目的是改善线程同步和特定的应用程序领域，例如媒体和游戏。这些新指令从五个方面增强了处理器的性能：浮点到整数转换，复杂算法，视频编码，SIMD浮点寄存器操作和线程同步，最终达到了提高多媒体和游戏性能的目的。

2005年下半年，英特尔开始从Prescott内核的Pentium 4支持SSE3指令集，而AMD从2005年下半年开始从Troy内核的Opteron支持SSE3指令。但是应该注意，AMD支持的SSE3并不完全与Intel的SSE3相同，主要是因为已删除一些针对Intel超线程技术优化的指令。

5> 3D现在！指令集

3DNow！ AMD提出的指令集应该出现在SSE指令集之前，并被AMD在其K6-2，K6-3和Athlon（K7）处理器）上广泛使用。3DNow！指令集技术实际上是21机的扩展指令集代码。

3DNow！与专注于整数运算的英特尔MMX技术不同。指令集主要用于3D应用程序，例如3D建模，坐标转换和效果渲染。通过软件的协作，可以大大提高3D处理性能。

由于Intel在商用和Pentium III上的成功，对SSE的软件支持比3DNow！更为普遍。

后来，增强型3DNow！是在Athlon上开发的。这些AMD标准SIMD指令具有与英特尔SSE相同的性能。增强的3DNow！继续增加到52条指令（包括一些SSE代码），因此您可以在针对SSE优化的软件中获得更好的性能。

6> SSE和3DNow！

当前，最新的Intel CPU可以支持SSE和SSE 2、 SSE3指令集。

早期的AMD CPU仅支持3DNow！指令系统。在Intel的逐步授权下，从威尼斯的核心Athlon 64开始，AMD的CPU不仅进一步开发了3DNow！指令集，但也支持Inel的SSE和SSE 2、 SSE3指令集。但是，英特尔的SSE系列指令集是业界最广泛接受的，而AMD的3DNow！指令集则是业界最广泛接受的。指令集的应用较少。

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