CPU 架构主要就是由指令集和寄存器组成;指令集就是一系列的硬件指令,根据不同的功能它又被分为:
- 算数运算器
- 逻辑运算器
- 控制器
寄存器就是存储 CPU 要使用到的数据和产生的结果以及一些控制信息等,同样的存储器也被根据功能划分为了如下的几种:
- 通用寄存器
- 标志寄存器
- 指令寄存器
- 段寄存器
- 控制寄存器
- 调试寄存器
- 描述符寄存器
- 任务寄存器
- MSR寄存器
不同的 CPU 体系架构
CPU架构是厂商给属于同一系列的CPU产品定的一个规范,主要目的是为了区分不同类型CPU的重要标示;CPU 体系架构也就是 CPU 的指令集,不同的体系架构也就意味着不同的指令集
随着 CPU 体系架构的不断的更新迭代,目前常见的体系架构就只有两种了:inter x86 系列 和 arm 系列;而在 inter x86 系列研发 x86-64 的 CPU 架构时,却被 amd 弯道超车优先研发出了兼容 inter x86-32 的 amd 64 的 CPU 架构;而之后 inter 与惠普联合研发了 AI-64 的 CPU 指令集,但是这一款指令集只适用于服务器,所以很快就在市场中消失了;最后 Inter 也开发出了兼容 amd64 的 x86-64 的 CPU 体系架构
inter x86 和 arm 是完全不同的两种 CPU 体系架构,Inter x86 是基于复杂指令集 (CICS) 的 CPU 架构,而 arm 是基于 精简指令集 (RISC) 的 CPU 架构
精简指令集 (RICS)和 复杂指令集 (CISC)有什么区别呢
精简指令集和复杂指令集是两种 CPU 架构,它们的区别在与不同的设计理念和方法
精简指令集的 CPU 指令接近原子化的,指令和微操作之间有密切的关系,基本上所有指令的执行都在一个周期之内,所以能耗更低
相比之下,复杂指令集的一个指令可以执行多个操作(比如数值乘法等),这样会提高性能,但是解码这些复杂的指令就需要更多的能耗
下面举个例子来说明他们的具体工作原理:
假如现在计算一个操作:5*5,在复杂指令集的体系架构下,一条指令就能够完成;而在精简指令集的体系架构下就需要执行五次相加操作:(5+5+5+5+5)
复杂指令集会简化编写软件程序的复杂度,但是精简指令集就需要编写更多的软件程序;因此,复杂指令集的性能是远远高于精简指令集的
为什么会存在这两种类型的 CPU 架构呢
inter x86 和 arm 分别是基于复杂指令集和精简指令集的 CPU 体系架构,Inter x86 更加注重性能,而 arm 更加注重效能
arm 32 位的 CPU 架构,广泛的使用在嵌入式系统中;由于其节能的特点,arm 处理器非常适用于移动通讯领域,符合其主要设计目标为低耗电的特性
而在性能方面 arm 几乎无法和 inter x86 相比较,所以 inter x86 的 CPU 占领了很多 PC 的市场