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1.1.1 ISA——CPU的灵魂

《手把手教你设计CPU——RISC-V处理器篇》第1章一文读懂CPU之三生三世,本章通过几个轻松的话题,讨论一下CPU业界的“三生三世”。本节为大家介绍ISA——CPU的灵魂。

作者:胡振波来源:人民邮电出版社|2018-05-23 11:04

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1.1.1 ISA——CPU的灵魂

指令集,顾名思义是一组指令的集合,而指令是指处理器进行操作的最小单元(譬如加减乘除操作或者读/写存储器数据)。

指令集架构,有时简称为“架构”或者称为“处理器架构”。有了指令集架构,便可以使用不同的处理器硬件实现方案来设计不同性能的处理器。处理器的具体硬件实现方案称为微架构(Microarchitecture)。虽然不同的微架构实现可能造成性能与成本的差异,但是,软件无须做任何修改便可以完全运行在任何一款遵循同一指令集架构实现的处理器上。因此,指令集架构可以理解为一个抽象层,如图1-1所示。该抽象层构成处理器底层硬件与运行于其上的软件之间的桥梁与接口,也是现在计算机处理器中重要的一个抽象层。

为了让软件程序员能够编写底层的软件,指令集架构不仅仅是一组指令的集合,它还要定义任何软件程序员需要了解的硬件信息,包括支持的数据类型、存储器(Memory)、寄存器状态、寻址模式和存储器模型等。如图1-2所示,IBM 360指令集架构是第一个里程碑式的指令集架构,它第一次实现了软件在不同IBM硬件机器上的可移植性。

综上可见,指令集架构才是区分不同CPU的主要标准,这也是Intel和AMD公司多年来分别推出了几十款不同的CPU芯片产品的原因。虽然来自于两个不同的公司,但是它们仍被统称为x86架构CPU。


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