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指令集架构(ISA)

计算机必须支持的一组基本操作。
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描述

指令集体系结构(ISA)定义了计算机必须支持的一组基本操作。这包括操作的函数定义以及如何调用和访问它们的精确描述。ISA独立于微体系结构,微体系结构指的是ISA在处理器中的实现。单个ISA可以有不同的微体系结构实现。

通常,ISA将包括数据处理和内存操作、算术和逻辑操作、控制流操作和协处理器指令。

ISA还定义了所有指令的最大位长,以及指令的编码方式。拥有ISA的定义可以使硬件和软件开发彼此分离。这使得一家公司可以开发硬件,而其他多家公司可以在知道软件将在该硬件上运行的情况下开发软件。

ISA主要有两种分类:CISC和RISC。复杂指令集计算机,或CISC,类型包括许多专用于特定程序,但不是通用的专用指令。CISC程序通常使用更少的指令,但每条指令将占用更多的周期。

精简指令集计算机,或RISC,类型有一个更小的、优化的通用的、简单的指令集,其中有单独的加载/存储指令(而不是加载/存储是另一条指令的一部分)。RISC程序通常会使用更多的指令,但每条指令将占用一个时钟周期。RISC处理器的其他特点是通过流水线和大量寄存器同时执行部件。

RISC的概念在20世纪80年代由斯坦福大学(MIPS)和加州大学伯克利分校(RISC,商业化为SPARC)提出。CISC一词是后来才创造出来的,通常指的是所有非risc的东西。

超长指令字(VLIW)体系结构将指令分解为处理器可以并行执行的基本操作,称为指令级并行。每个VLIW指令编码多个操作,该方法依赖于编译器来确定哪些操作可以并行执行。目标是降低硬件复杂性,使用控制逻辑相对简单的处理器,因为它们不执行任何动态调度或操作重新排序。

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