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      最新版本:CPU指令集(指令系統)

      電腦雜談  發布時間:2020-10-17 07:04:50  來源:網絡整理

      cpu的指令系統_cpu的指令系統又稱為_cpu的指令系統

      要談論CPU,您必須首先談論指令系統。指令系統是指CPU可以處理的所有指令的集合,是CPU的基本屬性。

      例如,我們現在使用的CPU都使用x86指令集。它們都是相同類型的CPU,無論是PIII,Athlon還是Joshua。我們也知道世界上有一些CPU比PIII和Athlon快得多,例如Alpha,但是它們不使用x86指令集,也不能使用基于x86指令集的大量程序,例如Windows98。

      之所以將指令系統作為CPU的基本屬性,是因為指令系統決定了CPU可以運行哪種程序。使用高級語言編譯的所有程序都需要先翻譯(編譯或解釋)為機器語言,然后才能運行。這些機器語言包含說明。

      1、指令格式

      一條指令通常包括兩部分:操作碼和地址碼。

      a)操作碼實際上是指令序列號,用于告訴CPU需要執行哪條指令。

      b)地址代碼更為復雜,主要包括源操作數地址,目的地址和下一條指令的地址。

      在某些指令中,可以部分或完全省略地址代碼。例如,空指令只有一個操作代碼,而沒有地址代碼。

      c)例如,指令系統的指令長度為32位,操作碼長度為8位,地址長度也為8位,第一條指令為加法,第二條指令為減法。當它收到指令“ 0100000110”時,它首先取出其第一個8位操作碼00000010。分析表明這是一個具有3個地址的減法運算,這3個地址分別是兩個源操作數地址和一個目標地址。因此,CPU在內存地址00000100處獲取相減的數字,在00000001處獲取相減的數字,將其發送到ALU進行減法,然后將結果發送給00000110。

      這只是一個非常簡單的示例,實際情況要復雜得多。

      2、指令的分類和尋址

      通常,當前的命令系統具有以下類型的命令:

      a)算術和邏輯運算指令:

      算術和邏輯運算指令包括加法,減法,乘法和除法等算術指令,以及AND或非獨占或等邏輯運算指令。

      當前的命令系統還添加了一些十進制運算指令和字符串運算指令。

      b)浮點操作說明:

      用于對浮點數執行操作。浮點算術比整數算術復雜得多,因此通常在CPU中有一個專用于浮點運算的浮點算術單元。

      矢量指令通常添加到當前的浮點指令中,這些指令用于直接在矩陣上執行操作,這對于當前的多媒體和3D處理非常有用。

      c)位操作說明:

      學習過C的人們應該知道,用C語言存在一組位操作語句。相應地,指令系統中還存在一組位操作指令,例如向左移動一位,向右移動一位。對于計算機內部二進制代碼表示的數據,此操作非常簡單快捷。

      cpu的指令系統又稱為_cpu的指令系統_cpu的指令系統

      d)其他說明:

      除了許多其他非算術指令以的靈活計算功能。 SSE2指令允許軟件開發人員在運行諸如MPEG- 2、 MP 3、3D圖形之類的軟件時,極其靈活地實現算法并提高性能。

      英特爾開始從Willamette內核的Pentium 4支持SSE2指令集,而AMD從K8架構的SledgeHammer內核的Opteron開始支持SSE2指令集。

      4> SE3指令集

      SSE3(流式SIMD擴展3,英特爾正式稱為SIMD流式技術擴展3或數據流單指令多數據擴展指令集3)),該指令集由英特爾根據SSE2指令集開發。 SSE2,SSE3在SSE2的基礎上增加了13條SIMD指令。

      SSE3中的13條新指令的主要目的是改善線程同步和特定的應用程序領域,例如媒體和游戲。這些新指令從五個方面增強了處理器的性能:浮點到整數轉換,復雜算法,視頻編碼,SIMD浮點寄存器操作和線程同步,最終達到了提高多媒體和游戲性能的目的。

      2005年下半年,英特爾開始從Prescott內核的Pentium 4支持SSE3指令集,而AMD從2005年下半年開始從Troy內核的Opteron支持SSE3指令。但是應該注意,AMD支持的SSE3并不完全與Intel的SSE3相同,主要是因為已刪除一些針對Intel超線程技術優化的指令。

      5> 3D現在!指令集

      3DNow! AMD提出的指令集應該出現在SSE指令集之前,并被AMD在其K6-2,K6-3和Athlon(K7)處理器)上廣泛使用。3DNow!指令集技術實際上是21機的擴展指令集代碼。

      3DNow!與專注于整數運算的英特爾MMX技術不同。指令集主要用于3D應用程序,例如3D建模,坐標轉換和效果渲染。通過軟件的協作,可以大大提高3D處理性能。

      由于Intel在商用和Pentium III上的成功,對SSE的軟件支持比3DNow!更為普遍。

      后來,增強型3DNow!是在Athlon上開發的。這些AMD標準SIMD指令具有與英特爾SSE相同的性能。增強的3DNow!繼續增加到52條指令(包括一些SSE代碼),因此您可以在針對SSE優化的軟件中獲得更好的性能。

      6> SSE和3DNow!

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

      早期的AMD CPU僅支持3DNow!指令系統。在Intel的逐步授權下,從威尼斯的核心Athlon 64開始,AMD的CPU不僅進一步開發了3DNow!指令集,但也支持Inel的SSE和SSE 2、 SSE3指令集。但是,英特爾的SSE系列指令集是業界最廣泛接受的,而AMD的3DNow!指令集則是業界最廣泛接受的。指令集的應用較少。

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