學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件的朋友們肯定會(huì)學(xué)到cpu的指令集，雖然是底層，但是同樣很重要，那么下面就由學(xué)習(xí)啦小編來(lái)給你們說(shuō)說(shuō)cpu指令集是怎么意思吧，希望可以幫到你們哦!

　　cpu主要有哪些功能?

　　處理指令

　　英文Processing instructions;這是指控制程序中指令的執(zhí)行順序。程序中的各指令之間是有嚴(yán)格順序的，必須嚴(yán)格按程序規(guī)定的順序執(zhí)行，才能保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作的正確性。

　　執(zhí)行操作

　　英文Perform an action;一條指令的功能往往是由計(jì)算機(jī)中的部件執(zhí)行一序列的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。CPU要根據(jù)指令的功能，產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，發(fā)給相應(yīng)的部件，從而控制這些部件按指令的要求進(jìn)行動(dòng)作。

　　控制時(shí)間

　　英文Control time;時(shí)間控制就是對(duì)各種操作實(shí)施時(shí)間上的定時(shí)。在一條指令的執(zhí)行過(guò)程中，在什么時(shí)間做什么操作均應(yīng)受到嚴(yán)格的控制。只有這樣，計(jì)算機(jī)才能有條不紊地工作。

　　處理數(shù)據(jù)

　　即對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，或進(jìn)行其他的信息處理。

　　其功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)， 并執(zhí)行指令。在微型計(jì)算機(jī)中又稱微處理器，計(jì)算機(jī)的所有操作都受CPU控制，CPU的性能指標(biāo)直接決定了微機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。CPU具有以下4個(gè)方面的基本功能：數(shù)據(jù)通信，資源共享，分布式處理，提供系統(tǒng)可靠性。運(yùn)作原理可基本分為四個(gè)階段：提取(Fetch)、解碼(Decode)、執(zhí)行(Execute)和寫回(Writeback)。

　　cpu指令集的分析分析如下：

　　以下是對(duì)一些指令集進(jìn)行的基本介紹：

　　CPU的擴(kuò)展指令集

　　對(duì)于CPU來(lái)說(shuō)，在基本功能方面，它們的差別并不太大，基本的指令集也都差不多，但是許多廠家為了提升某一方面性能，又開(kāi)發(fā)了擴(kuò)展指令集，擴(kuò)展指令集定義了新的數(shù)據(jù)和指令，能夠大大提高某方面數(shù)據(jù)處理能力，但必需要有軟件支持。

　　MMX 指令集

　　MMX(Multi Media eXtension，多媒體擴(kuò)展指令集)指令集是Intel公司于1996年推出的一項(xiàng)多媒體指令增強(qiáng)技術(shù)。MMX指令集中包括有57條多媒體指令，通過(guò)這些指令可以一次處理多個(gè)數(shù)據(jù)，在處理結(jié)果超過(guò)實(shí)際處理能力的時(shí)候也能進(jìn)行正常處理，這樣在軟件的配合下，就可以得到更高的性能。

　　MMX的益處在于，當(dāng)時(shí)存在的操作系統(tǒng)不必為此而做出任何修改便可以輕松地執(zhí)行MMX程序。但是，問(wèn)題也比較明顯，那就是MMX指令集與x87浮點(diǎn)運(yùn)算指令不能夠同時(shí)執(zhí)行，必須做密集式的交錯(cuò)切換才可以正常執(zhí)行，這種情況就勢(shì)必造成整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的下降。

　　SSE指令集

　　SSE(Streaming SIMD Extensions，單指令多數(shù)據(jù)流擴(kuò)展)指令集是Intel在Pentium III處理器中率先推出的。其實(shí)，早在PIII正式推出之前，Intel公司就曾經(jīng)通過(guò)各種渠道公布過(guò)所謂的KNI(Katmai New Instruction)指令集，這個(gè)指令集也就是SSE指令集的前身，并一度被很多傳媒稱之為MMX指令集的下一個(gè)版本，即MMX2指令集。究其背景，原來(lái)"KNI"指令集是Intel公司最早為其下一代芯片命名的指令集名稱，而所謂的"MMX2"則完全是硬件評(píng)論家們和媒體憑感覺(jué)和印象對(duì)"KNI"的 評(píng)價(jià)，Intel公司從未正式發(fā)布過(guò)關(guān)于MMX2的消息。

　　而最終推出的SSE指令集也就是所謂勝出的"互聯(lián)網(wǎng)SSE"指令集。SSE指令集包括了70條指令，其中包含提高3D圖形運(yùn)算效率的50條SIMD(單指令多數(shù)據(jù)技術(shù))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)存中連續(xù)數(shù)據(jù)塊傳輸指令。理論上這些指令對(duì)目前流行的圖像處理、浮點(diǎn)運(yùn)算、3D運(yùn)算、視頻處理、音頻處理等諸多多媒體應(yīng)用起到全面強(qiáng)化的作用。S SE指令與3DNow!指令彼此互不兼容，但SSE包含了3DNow!技術(shù)的絕大部分功能，只是實(shí)現(xiàn)的方法不同。SSE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。

　　SSE2指令集

　　SSE2(Streaming SIMD Extensions 2，Intel官方稱為SIMD 流技術(shù)擴(kuò)展 2或數(shù)據(jù)流單指令多數(shù)據(jù)擴(kuò)展指令集 2)指令集是Intel公司在SSE指令集的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。相比于SSE，SSE2使用了144個(gè)新增指令，擴(kuò)展了MMX技術(shù)和SSE技術(shù)，這些指令提高了廣大應(yīng)用程序的運(yùn)行性能。隨MMX技術(shù)引進(jìn)的SIMD整數(shù)指令從64位擴(kuò)展到了128 位，使SIMD整數(shù)類型操作的有效執(zhí)行率成倍提高。

　　雙倍精度浮點(diǎn)SIMD指令允許以 SIMD格式同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)浮點(diǎn)操作，提供雙倍精度操作支持有助于加速內(nèi)容創(chuàng)建、財(cái)務(wù)、工程和科學(xué)應(yīng)用。除SSE2指令之外，最初的SSE指令也得到增強(qiáng)，通過(guò)支持多種數(shù)據(jù)類型(例如，雙字和四字)的算術(shù)運(yùn)算，支持靈活并且動(dòng)態(tài)范圍更廣的計(jì)算功能。SSE2指令可讓軟件開(kāi)發(fā)員極其靈活的實(shí)施算法，并在運(yùn)行諸如MPEG-2、MP3、3D圖形等之類的軟件時(shí)增強(qiáng)性能。Intel是從Willamette核心的Pentium 4開(kāi)始支持SSE2指令集的，而AMD則是從K8架構(gòu)的SledgeHammer核心的Opteron開(kāi)始才支持SSE2指令集的。

　　SSE3指令集

　　SSE3(Streaming SIMD Extensions 3，Intel官方稱為SIMD 流技術(shù)擴(kuò)展 3或數(shù)據(jù)流單指令多數(shù)據(jù)擴(kuò)展指令集 3)指令集是Intel公司在SSE2指令集的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。相比于SSE2，SSE3在SSE2的基礎(chǔ)上又增加了13個(gè)額外的SIMD指令。SSE3 中13個(gè)新指令的主要目的是改進(jìn)線程同步和特定應(yīng)用程序領(lǐng)域，例如媒體和游戲。這些新增指令強(qiáng)化了處理器在浮點(diǎn)轉(zhuǎn)換至整數(shù)、復(fù)雜算法、視頻編碼、SIMD浮點(diǎn)寄存器操作以及線程同步等五個(gè)方面的表現(xiàn)，最終達(dá)到提升多媒體和游戲性能的目的。

　　Intel是從Prescott核心的Pentium 4開(kāi)始支持SSE3指令集的，而AMD則是從2005年下半年Troy核心的Opteron開(kāi)始才支持SSE3的。但是需要注意的是，AMD所支持的SSE3與Intel的SSE3并不完全相同，主要是刪除了針對(duì)Intel超線程技術(shù)優(yōu)化的部分指令。

　　SSE4指令集

　　Intel公司真正嚴(yán)格意義上的第五代多媒體指令集?D?DStreaming SIMD Extension 4(SSE4)被視為是繼2001年的SSE2之后最為重要的多媒體指令集改進(jìn)。除擴(kuò)展Intel 64位指令外，還新增對(duì)于影像編輯、視訊編碼、三維渲染以及游戲應(yīng)用等方面的指令，使得處理器的效能受益性更為廣泛.

　　第五代SSE4多媒體指令集將分為SSE4.1以及SSE4.2兩個(gè)版本，其中SSE4.1版本將首度于45納米Penryn家族處理器中出現(xiàn)，共增加了47條新的指令。全新的SSE4多媒體指令集將增加兩組不同的32-bit向量整數(shù)乘法運(yùn)算單元，并引入八位無(wú)符號(hào)最大值/最小值運(yùn)算支持，以及16-bit/32-bit有符號(hào)和無(wú)符號(hào)運(yùn)算支持，從而有效改善編譯器執(zhí)行效率并提升向量整數(shù)以及單精度代碼的運(yùn)算能力。

　　與此同時(shí)，SSE4多媒體指令集進(jìn)一步改善插入、提取、尋找、離散、跨步負(fù)載以及存儲(chǔ)等動(dòng)作模式，使得向量運(yùn)算趨于專門化。第五代SSE4多媒體指令集新增六條浮點(diǎn)點(diǎn)積運(yùn)算指令，支持單精度、雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算以及浮點(diǎn)生成操作，這對(duì)于3D游戲以及三維內(nèi)容生成將產(chǎn)生積極影響。

　　3D Now !指令集

　　由AMD公司提出的3DNow!指令集應(yīng)該說(shuō)出現(xiàn)在SSE指令集之前，并被AMD廣泛應(yīng)用于其K6-2 、K6-3以及Athlon(K7)處理器上。3DNow!指令集技術(shù)其實(shí)就是21條機(jī)器碼的擴(kuò)展指令集。

　　與Intel公司的MMX技術(shù)側(cè)重于整數(shù)運(yùn)算有所不同，3DNow!指令集主要針對(duì)三維建模、坐標(biāo)變換 和效果渲染等三維應(yīng)用場(chǎng)合，在軟件的配合下，可以大幅度提高3D處理性能。后來(lái)在Athlon上開(kāi)發(fā)了Enhanced 3DNow!。

　　這些AMD標(biāo)準(zhǔn)的SIMD指令和Intel的SSE具有相同效能。因?yàn)槭艿絀ntel在商業(yè)上以及Pentium III成功的影響，軟件在支持SSE上比起3DNow!更為普遍。Enhanced 3DNow!AMD公司繼續(xù)增加至52個(gè)指令，包含了一些SSE碼，因而在針對(duì)SSE做最佳化的軟件中能獲得更好的效能。

　　目前最新的Intel CPU可以支持SSE、SSE2、SSE3指令集。早期的AMD CPU僅支持3DNow!指令集，隨著Intel的逐步授權(quán)，從Venice核心的Athlon 64開(kāi)始，AMD的CPU不僅進(jìn)一步發(fā)展了3DNow!指令集，并且可以支持Inel的SSE、SSE2、SSE3指令集。不過(guò)目前業(yè)界接受比較廣泛的還是Intel的SSE系列指令集，AMD的3DNow!指令集應(yīng)用比較少。