ARM/X86指令集

【概念】

1. 指令集/指令集架构（ISA, Instruction Set Architecture），是CPU中用来计算和控制计算机系统的一套指令的集合。指令强弱是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。
2. 指令集概念较为模糊和虚化，对于开发者而言，指令集是一个指令列表，涵盖了几百种CPU指令命令，对于CPU而言，指令集是一连串的“01010101”电信号，每种电信号代表一种运算命令。而CPU的设计当中，就必须固化好各种指令对应的芯片电路模块。
3. CPU依靠指令来计算和控制系统，CPU在设计之初就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。与其他硬件电路相配合，决定的是这一款CPU的生态系统。因此，指令集搭建的是一个桥梁，是软硬件之间沟通的桥梁。不同的CPU指令集，决定了CPU设计的复杂程度。
4. 根据现阶段的主流体系架构，指令集可分为复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC），对应微处理器也由此分为上述两类。
5. CISC是一种为了便于编程和提高存储器访问效率的芯片设计体系（X86架构）。RISC是一种为了提高处理器运行速度的芯片设计体系（ARM架构、RISC-V、MIPS），其关键技术在于流水线操作（Pipelining），即在一个时钟周期内可完成多条指令，超流水线以及超标量技术已得到广泛使用。
6. CISC的CPU执行的大多数时间是在访问存储器中的数据，而不是寄存器中的，导致系统处理速度相较缓慢（X86指令集只有8个通用寄存器），寻址范围小。其大量的复杂指令、可变的指令长度、多种的寻址方式增加了解码（X86 CPU所属，将长度不定的X86指令转换为长度固定的类似于RISC的指令，并交给RISC内核）的难度。
7. 以RISC为架构体系的ARM指令集的指令格式统一，种类较少，寻址方式也较少。因而系统处理速度较快。其特点：体积小，低功耗，低成本，高性能；支持16 位的Thumb与32 位的ARM双指令集，兼容8 /16位器件；大量使用寄存器，指令执行速度更快；大多数数据操作都在寄存器中完成；寻址方式灵活简单，执行效率高；指令长度固定；流水线处理方式；load-store结构。
8. ARM的部分非RISC思想的指令架构：允许一些特定指令的执行周期数字可变，以降低功耗，减小面积和代码尺寸；增加了桶形移位器来扩展某些指令的功能；使用了16位的Thumb指令集来提高代码密度；使用条件执行指令来提高代码密度和性能；使用增强指令来实现数字信号处理的功能。
9. ARM指令集主要分为ARM指令和Thumb指令，分别针对不同的应用场景和性能需求。ARM指令：采用32位长度，每条指令能够携带更多的操作信息和寻址模式，支持更为复杂的操作。Thumb指令：采用16位长度，保持一定性能的同时，降低功耗和提高代码密度。相比ARM指令，Thumb指令集的紧凑性使得代码占用更少的存储空间。

【部分ARM指令实例】