cpu指令由什么組成
中央處理器稱(chēng)為CPU(Control Processing Unit)，它主要由控制器和運(yùn)算器組成，是計(jì)算機(jī)的核心部件。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家整理的一些有關(guān)cpu指令的組成，希望對(duì)大家有幫助!
cpu指令的組成簡(jiǎn)單介紹
CPU指令集：MMX SSE SSE2 SSE3 3DNow! AMD64 EM64T
MMX：MMX(Multi Media eXtension 多媒體擴(kuò)展指令)指令集是Intel公司在1996年為旗下的Pentium系列處理器所開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)多媒體指令增強(qiáng)技術(shù)。MMX指令集中包括了57條多媒體指令，通過(guò)這些指令可以一次性處理多個(gè)數(shù)據(jù)，在處理結(jié)果超過(guò)實(shí)際處理能力的時(shí)候仍能夠進(jìn)行正常處理，如果在軟件的配合下，可以得到更強(qiáng)的處理性能。
使用MMX指令集的好處就是當(dāng)時(shí)所使用的操作系統(tǒng)可以在不做任何改變的情況下執(zhí)行MMX指令。但是，MMX指令集的問(wèn)題也是比較明顯的，MMX指令集不能與X86的浮點(diǎn)運(yùn)算指令同時(shí)執(zhí)行，必須做密集式的交錯(cuò)切換才可以正常執(zhí)行，但是這樣一來(lái)，就會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行速度的下降。
SSE：SSE是Streaming SIMD Extension(SIMD擴(kuò)展指令集)的縮寫(xiě)，而其中SIMD的為含意為Single Istruction Multiple Data(單指令多數(shù)據(jù))，所以SSE指令集也叫單指令多數(shù)據(jù)流擴(kuò)展。該指令集最先運(yùn)用于Intel的Pentium III系列處理器，其實(shí)在Pentium III推出之前，Intel方面就已經(jīng)泄漏過(guò)關(guān)于KNI(Katmai New Instruction)指令集的消息。這個(gè)KNI指令集也就是SSE指令集的前身，當(dāng)時(shí)也有不少的媒體將該指令集稱(chēng)之為MMX2指令集，但是Intel方面卻從沒(méi)有發(fā)布有關(guān)MMX2指令集的消息。
最后在Intel推出Pentium III處理器的時(shí)候，SSE指令集也終于水落石出。SSE指令集是為提高處理器浮點(diǎn)性能而開(kāi)發(fā)的擴(kuò)展指令集，它共有70條指令，其中包含提高3D圖形運(yùn)算效率的50條SIMD浮點(diǎn)運(yùn)算指令、12條MMX 整數(shù)運(yùn)算增強(qiáng)指令、8條優(yōu)化內(nèi)存中的連續(xù)數(shù)據(jù)塊傳輸指令。理論上這些指令對(duì)當(dāng)時(shí)流行的圖像處理、浮點(diǎn)運(yùn)算、3D運(yùn)算、多媒體處理等眾多多媒體的應(yīng)用能力起到全面提升的作用。
SSE指令與AMD公司的3DNow!指令彼此互不兼容，但SSE包含了3DNow!中的絕大部分功能，只是實(shí)現(xiàn)的方法不同而已。SSE也向下兼容MMX指令，它可以通過(guò)SIMD和單時(shí)鐘周期并行處理多個(gè)浮點(diǎn)數(shù)據(jù)來(lái)有效地提高浮點(diǎn)運(yùn)算速度。
3DNow!：3DNow!指令集最由AMD公司所推出的，該指令集應(yīng)該是在SSE指令之前推出的，被廣泛運(yùn)用于AMD的K6、K6-2和K7系列處理器上，擁有21條擴(kuò)展指令集。在整體上3DNow!的SSE非常相相似，它們都擁有8個(gè)新的寄存器，但是3DNow!是64位的，而SSE是128位。所以3DNow!它只能存儲(chǔ)兩個(gè)浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，而不是四個(gè)。
但是它和SSE的側(cè)重點(diǎn)有所不同，3DNow!指令集主要針對(duì)三維建模、坐標(biāo)變換和效果渲染等3D數(shù)據(jù)的處理，在相應(yīng)的軟件配合下，可以大幅度提高處理器的3D處理性能。AMD公司后來(lái)又在Athlon系列處理器上開(kāi)發(fā)了新的Enhanced 3DNow!指令集，新的增強(qiáng)指令數(shù)達(dá)了52個(gè)，以致目前最為流行的Athlon 64系列處理器還是支持3DNow!指令的。
SSE2：在PentiumIII發(fā)布的時(shí)候，SSE指令集就已經(jīng)集成在了處理器的內(nèi)部，但因?yàn)楦鞣N原因一直沒(méi)有得到充分的發(fā)展。直到Pentium 4發(fā)布之后，開(kāi)發(fā)人員看到使用SSE指令之后，程序執(zhí)行性能將得到極大的提升，于是Intel又在SSE的基礎(chǔ)上推出了更先進(jìn)的SSE2指令集。
SSE2包含了144條指令，由兩個(gè)部分組成：SSE部分和MMX部分。SSE部分主要負(fù)責(zé)處理浮點(diǎn)數(shù)，而MMX部分則專(zhuān)門(mén)計(jì)算整數(shù)。SSE2的寄存器容量是MMX寄存器的兩倍，寄存器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)也增加了兩倍。在指令處理速度保持不變的情況下，通過(guò)SSE2優(yōu)化后的程序和軟件運(yùn)行速度也能夠提高兩倍。由于SSE2指令集與MMX指令集相兼容，因此被MMX優(yōu)化過(guò)的程序很容易被SSE2再進(jìn)行更深層次的優(yōu)化，達(dá)到更好的運(yùn)行效果。
SSE2對(duì)于處理器的性能的提升是十分明顯的，雖然在同頻率的情況下，Pentium 4和性能不如Athlon XP，但由于Athlon XP不支持SSE2，所以經(jīng)過(guò)SSE2優(yōu)化后的程序Pentium 4的運(yùn)行速度要明顯高于Athlon XP。而AMD方面也注意到了這一情況，在隨后的K-8系列處理器中，都加入SSE2指令集。
SSE3：SSE3指令是目前規(guī)模最小的指令集，它只有13條指令。它共劃分為五個(gè)應(yīng)運(yùn)層，分別為數(shù)據(jù)傳輸命令、數(shù)據(jù)處理命令、特殊處理命令、優(yōu)化命令、超線程性能增強(qiáng)五個(gè)部分，其中超線程性能增強(qiáng)是一種全新的指令集，它可以提升處理器的超線程的處理能力，大大簡(jiǎn)化了超線程的數(shù)據(jù)處理過(guò)程，使處理器能夠更加快速的進(jìn)行并行數(shù)據(jù)處理。 上面介紹的基本上就是Intel和AMD公司在X86架構(gòu)處理器上主要的擴(kuò)展指令集，雖然它們對(duì)于處理器的性能提升有著一定程度的幫助，但是由于受到IA-32體系的限制，X86架構(gòu)基本上不會(huì)再有具有革命性意義的指令集出現(xiàn)，而雙方都已經(jīng)把重心轉(zhuǎn)向了64位體系架構(gòu)的處理器指令集開(kāi)發(fā)上。
AMD64：AMD的athlon 64系列處理器的64位技術(shù)是在X86指令集的基礎(chǔ)上加入了X86-64的64位擴(kuò)展X86指令集，這就使得athlon 64系列處理器可兼容原來(lái)的32位的X86軟件，并同時(shí)支持X86-64的擴(kuò)展64位計(jì)算，并且具有64位的尋址能力，使得它成為真正的64位X86構(gòu)架處理器。在采用X86-64架構(gòu)的Athlon 64處理器中，X86-64指令集中新增了幾組處理器寄存器，它能夠提供更加快速的執(zhí)行效率。
寄存器是處理器用來(lái)創(chuàng)建和儲(chǔ)存CPU運(yùn)算結(jié)果和其他運(yùn)算結(jié)果的地方，標(biāo)準(zhǔn)的X86構(gòu)架中包括8組通用寄存器，而在AMD的X86-64架構(gòu)中又增加了8組，將通過(guò)寄存器的數(shù)目提高到了16組。在這基礎(chǔ)之上，X86-64指令集還另外增加了8組128位的XMM寄存器，也叫做SSE寄存器。
它能夠給單指令多數(shù)據(jù)流技術(shù)(SIMD)運(yùn)算提供更多的存儲(chǔ)空間，這些128位的寄存器能夠提供在矢量和標(biāo)量計(jì)算模式下進(jìn)行128位雙精度處理，這也為3D數(shù)據(jù)處理、矢量分析和虛擬技術(shù)提供了良好的硬件基礎(chǔ)。由于提供了更多的寄存器，按照X86-64標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的處理器可以更有效率的處理數(shù)據(jù)，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)能夠傳輸更多的信息。
EM64T ：EM64T(Extended Memory 64 Technology)也就是Intel公司開(kāi)發(fā)的64位內(nèi)存擴(kuò)展技術(shù)。它實(shí)際上就是Intel IA-32構(gòu)架體系的擴(kuò)展，即IA-32E(Intel Architectur-32 Extension)。Intel的IA-32處理器通過(guò)加入EM64T技術(shù)便可在兼容IA-32軟件的情況下，允許軟件程序利用更多的內(nèi)存地址空間，并且允許程序進(jìn)行32 位線性地址寫(xiě)入。
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