2、微处理器指令集详解

微处理器指令集详解

1. 引言

在微处理器的研究中，指令集作为程序员与硬件的接口，是分析程序性能的关键。尽管我们期望尽可能使用高级语言进行编程，但理解 CPU 提供的指令类型，能让我们找到实现特定功能的不同方法。本文将以 ARM、PIC16F、TI C55x 和 TI C64x 这四种 CPU 为例，深入探讨指令集相关知识。

2. 计算机架构与汇编语言基础

2.1 计算机架构分类

计算机架构主要分为冯·诺依曼架构和哈佛架构：
- 冯·诺依曼架构 ：计算机系统由中央处理器（CPU）和内存组成，内存同时存储数据和指令。CPU 中的程序计数器（PC）指向内存中的指令地址，通过取指、译码和执行指令来工作。这种架构允许通过改变指令来改变 CPU 的行为，将指令内存与 CPU 分离，使其区别于一般的有限状态机。
- 哈佛架构 ：具有独立的数据和程序内存，PC 指向程序内存。这种架构使得编写自修改程序较为困难，但由于程序和数据内存分离，能为数字信号处理提供更高的性能。实时信号处理对数据访问系统要求高，哈佛架构的双内存和独立端口能提供更高的内存带宽，便于数据在合适的时间移动。如今，大多数数字信号处理器（DSP）采用哈佛架构，例如世界上大多数电话通话至少会经过两个 DSP。

此外，计算机架构还可根据指令集和执行方式进行分类：
- 复杂指令集计算机（CISC） ：提供多种可执行复杂任务的指令，使用多种不同长度的指令格式。
- 精简指令集计算机（RISC） ：指令相对较少且简单，通