cpu指令集是什么有哪些

cpu 主要有哪些功能? 处理指令 英文 Processing instructions;这是指控制程序中指令的执行顺序。程序 中的各指令之间是有严格顺序的，必须严格按程序规定的顺序执行，才能保 证计算机系统工作的正确性。 执行操作 英文 Perform an action;一条指令的功能往往是由计算机中的部件执行 一序列的操作来实现的。CPU 要根据指令的功能，产生相应的操作控制信号， 发给相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。 控制时间 英文 Control time;时间控制就是对各种操作实施时间上的定时。在一条 指令的执行过程中，在什么时间做什么操作均应受到严格的控制。只有这样 ， 计算机才能有条不紊地工作。 处理数据 即对数据进行算术运算和逻辑运算，或进行其他的信息处理。 其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据， 并执行指 令。在微型计算机中又称微处理器，计算机的所有操作都受 CPU 控制，CPU 的性能指标直接决定了微机系统的性能指标。CPU 具有以下 4 个方面的基本 功能：数据通信，资源共享，分布式处理，提供系统可靠性。运作原理可基 本 分 为 四 个 阶 段 ： 提 取 (Fetch)Fetch)) 、 解 码 (Fetch)Decode) 、 执 行 (Fetch)Execute) 和 写 回 (Fetch)Writeback))。 cpu 指令集的分析分析如下： 以下是对一些指令集进行的基本介绍： CPU 的扩展指令集 对于 CPU 来说，在基本功能方面，它们的差别并不太大，基本的指令集 也都差不多，但是许多厂家为了提升某一方面性能，又开发了扩展指令集， 扩展指令集定义了新的数据和指令，能够大大提高某方面数据处理能力，但 必需要有软件支持。 MMX 指令集 MMX(Fetch)Multi Media eXtension，多媒体扩展指令集)指令集是 Intel 公司 于 1996 年推出的一项多媒体指令增强技术。MMX 指令集中包括有 57 条多 媒体指令，通过这些指令可以一次处理多个数据，在处理结果超过实际处理 能力的时候也能进行正常处理，这样在软件的配合下，就可以得到更高的性 能。 MMX 的益处在于，当时存在的操作系统不必为此而做出任何修改便可 以轻松地执行 MMX 程序。但是，问题也比较明显，那就是 MMX 指令集与 x87 浮点运算指令不能够同时执行，必须做密集式的交错切换才可以正常执 行，这种情况就势必造成整个系统运行质量的下降。 SSE 指令集 SSE(Fetch)Streaming SIMD Extensions，单指令多数据流扩展)指令集是 Intel 在 Pentium III 处理器中率先推出的。其实，早在 PIII 正式推出之前，Intel 公司就曾经通过各种渠道公布过所谓的 KNI(Fetch)Katmai New Instruction)指令集， 这个指令集也就是 SSE 指令集的前身，并一度被很多传媒称之为 MMX 指令 集的下一个版本，即 MMX2 指令集。究其背景，原来"KNI"KNI"KNI"指令集是 Intel 公 司最早为其下一代芯片命名的指令集名称，而所谓的 "KNI"MMX2"KNI"则完全是硬件 评论家们和媒体凭感觉和印象对"KNI"KNI"KNI"的 评价，Intel 公司从未正式发布过关 于 MMX2 的消息。 而最终推出的 SSE 指令集也就是所谓胜出的"KNI"互联网 SSE"KNI"指令集。SSE 指 令集包括了 70 条指令，其中包含提高 3DD 图形运算效率的 50 条 SIMD(Fetch) 单 指 令多数据技术)浮点运算指令、12 条 MMX 整数运算增强指令、8 条优化内存 中连续数据块传输指令。理论上这些指令对目前流行的图像处理、浮点运算、 3DD 运算、视频处理、音频处理等诸多多媒体应用起到全面强化的作用。S SE 指令与 3DDNow!指令彼此互不兼容，但 SSE 包含了 3DDNow!技术的绝大部分 功能，只是实现的方法不同。SSE 兼容 MMX 指令，它可以通过 SIMD 和单时 钟周期并行处理多个浮点数据来有效地提高浮点运算速度。 SSE2 指令集 SSE2(Fetch)Streaming SIMD Extensions 2，Intel 官方称为 SIMD 流技术扩展 2 或数据流单指令多数据扩展指令集 2)指令集是 Intel 公司在 SSE 指令集的基 础上发展起来的。相比于 SSE，SSE2 使用了 144 个新增指令，扩展了 MMX 技术和 SSE 技术，这些指令提高了广大应用程序的运行性能。随 MMX 技术 引进的 SIMD 整数指令从 64 位扩展到了 128 位，使 SIMD 整数类型操作的有 效执行率成倍提高。 双倍精度浮点 SIMD 指令允许以 SIMD 格式同时执行两个浮点操作，提 供双倍精度操作支持有助于加速内容创建、财务、工程和科学应用。除 SSE2 指令之外，最初的 SSE 指令也得到增强，通过支持多种数据类型(Fetch)例如，双字 和四字)的算术运算，支持灵活并且动态范围更广的计算功能。SSE2 指令可 让软件开发员极其灵活的实施算法，并在运行诸如 MPEG-2、MP3D、3DD 图形 等之类的软件时增强性能。Intel 是从 Willamette 核心的 Pentium 4 开始支 持 SSE2 指 令 集 的 ， 而 AMD 则 是 从 K8 架 构 的 SledgeHammer 核 心 的 Opteron 开始才支持 SSE2 指令集的。 SSE3D 指令集 SSE3D(Fetch)Streaming SIMD Extensions 3D，Intel 官方称为 SIMD 流技术扩展 3D 或数据流单指令多数据扩展指令集 3D)指令集是 Intel 公司在 SSE2 指令集的 基础上发展起来的。相比于 SSE2，SSE3D 在 SSE2 的基础上又增加了 13D 个额 外的 SIMD 指令。SSE3D 中 13D 个新指令的主要目的是改进线程同步和特定应 用程序领域，例如媒体和游戏。这些新增指令强化了处理器在浮点转换至整 数、复杂算法、视频编码、SIMD 浮点寄存器操作以及线程同步等五个方面 的表现，最终达到提升多媒体和游戏性能的目的。 Intel 是从 Prescott 核心的 Pentium 4 开始支持 SSE3D 指令集的，而 AMD 则是从 2005 年下半年 Troy 核心的 Opteron 开始才支持 SSE3D 的。但是需要 注意的是，AMD 所支持的 SSE3D 与 Intel 的 SSE3D 并不完全相同，主要是删除 了针对 Intel 超线程技术优化的部分指令。 SSE4 指令集 Intel 公司真正严格意义上的第五代多媒体指令集?D?DStreaming SIMD Extension 4(Fetch)SSE4)被视为是继 2001 年的 SSE2 之后最为重要的多媒体指令集 改进。除扩展 Intel 64 位指令外，还新增对于影像编辑、视讯编码、三维渲 染以及游戏应用等方面的指令，使得处理器的效能受益性更为广泛. 第五代 SSE4 多媒体指令集将分为 SSE4.1 以及 SSE4.2 两个版本，其中 SSE4.1 版本将首度于 45 纳米 Penryn 家族处理器中出现，共增加了 47 条新 的指令。全新的 SSE4 多媒体指令集将增加两组不同的 3D2-bit 向量整数乘法 运算单元，并引入八位无符号最大值/最小值运算支持，以及 16-bit/3D2-bit 有符号和无符号运算支持，从而有效改善编译器执行效率并提升向量整数以 及单精度代码的运算能力。 与此同时，SSE4 多媒体指令集进一步改善插入、提取、寻找、离散、跨 步负载以及存储等动作模式，使得向量运算趋于专门化。第五代 SSE4 多媒 体指令集新增六条浮点点积运算指令，支持单精度、双精度浮点运算以及浮 点生成操作，这对于 3DD 游戏以及三维内容生成将产生积极影响。 3DD Now !指令集 由 AMD 公司提出的 3DDNow!指令集应该说出现在 SSE 指令集之前，并被 AMD 广泛应用于其 K6-2 、K6-3D 以及 Ath)lon(Fetch)K7)处理器上。3DDNow!指令集 技术其实就是 21 条机器码的扩展指令集。 与 Intel 公司的 MMX 技术侧重于整数运算有所不同，3DDNow!指令集主 要针对三维建模、坐标变换 和效果渲染等三维应用场合，在软件的配合下， 可 以 大 幅 度 提 高 3DD 处 理 性 能 。 后 来 在 Ath)lon 上 开 发 了 Enh)anced 3DDNow!。 这些 AMD 标准的 SIMD 指令和 Intel 的 SSE 具有相同效能。因为受到 Intel 在 商 业 上 以 及 Pentium III 成 功 的 影 响 ， 软 件 在 支 持 SSE 上 比 起 3DDNow!更为普遍。Enh)anced 3DDNow!AMD 公司继续增加至 52 个指令，包 含了一些 SSE 码，因而在针对 SSE 做最佳化的软件中能获得更好的效能。 目前最新的 Intel CPU 可以支持 SSE、SSE2、SSE3D 指令集。早期的 AMD CPU 仅 支 持 3DDNow! 指 令 集 ， 随 着 Intel 的 逐 步 授 权 ， 从 Venice 核 心 的 Ath)lon 64 开始，AMD 的 CPU 不仅进一步发展了 3DDNow!指令集，并且可以 支持 Inel 的 SSE、SSE2、SSE3D 指令集。不过目前业界接受比较广泛的还是 Intel 的 SSE 系列指令集，AMD 的 3DDNow!指令集应用比较少。