15、中央处理器指令集详解

中央处理器指令集详解

1. 指令集架构

指令集架构（ISA）是处理器中程序员可见的部分，它是软件和硬件之间的边界。与指令长度可变的普通计算机不同，精简指令集计算机（RISC）的指令大小完全相同，这样可以进行预取和流水线操作，从而提高效率。

2. 指令分类

指令通常包含操作码（opcode）和操作数两个部分，一个指令可以有一个操作码和零个或多个操作数。操作数可以位于寄存器（速度快）或内存位置。常见的指令分类如下表所示：
| 指令类型 | 操作 |
| ---- | ---- |
| 内存到内存指令 | 两个操作数都在内存中 |
| 内存到寄存器指令 | 一个操作数在内存中，另一个在寄存器中 |
| 寄存器引用指令 | 对一个或多个寄存器的内容进行操作 |
| 内存引用指令 | 对内存位置的内容进行操作 |
| 控制指令 | 分支、暂停、停止等 |
| 输入/输出指令 | 输入或输出 |
| 宏指令 | 一组指令 |

逻辑指令和算术指令是内存和寄存器引用指令的子集。

3. 逻辑指令

所有处理器都有逻辑操作指令，常见的逻辑操作包括与（AND）、或（OR）、非（NOT）和异或（XOR）。
- AND：两个输入都为 1 时输出 1。
- OR：一个或多个输入为 1 时输出 1，只有两个输入都为 0 时输出 0。
- NOT：反转输入。
- XOR：就像将两个输入相加并丢弃进位（如果有），两个输入不同时输出 1，否则输出 0。

4. 算术指令

算术指令包