MIPS指令集 指令集概述
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处理器的出现
CPU,真名叫*处理器(Central Processing Unit)是计算机的大脑,作为计算机系统的运算和控制中心,在计算机中处于绝对的核心地位和统治霸权。
众所周知,计算机系统由五部分组成:运算器,控制器,存储器,输入设备,输出设备,这几部分各司其职,协同合作,统筹的模型早在计算机起源设计之初就被大神冯诺依曼界定。
在1971年的时候,Intel首次将控制器和运算器集成在一块电路板上时,就标志着CPU的诞生了,并美名其曰叫微处理器。从此以后,CPU的发展让Intel尝到了甜头,给其带来了巨大的经济收益,并奠定了其芯片巨头的巨无霸地位。
历经悠悠几十载,CPU已经发生了翻天覆地的变化。从起初的8位处理器,到16位,再到32位,最后到今天的64位处理器,在数据处理的能力上其越来越出色了。而在CPU中执行的指令系统,也越发完善,时至今日分为两大派系:精简指令集RISC(Reduced Instruction Set Computing),复杂指令集CISC(Complex Instruction Set Computers)。前者主打指令功能的基础性,指令系统的简单性,相当于简单派;后者主打指令功能的完善,放弃指令系统设计复杂性,相当于实用派。
处理器的架构
CPU两大派系:精简指令集RISC,复杂指令集CISC
CISC中,强大的架构有:定位于电脑的X86/X64架构,定位于随机平板的ARM架构
RISC中,强大的架构有:定位于嵌入式系统的MIPS架构
X86架构,X64架构代表巨头:Intel,AMD
ARM架构代表巨头:ARM公司
MIPS架构代表巨头:MIPS公司
处理器的指令集
不同的处理器架构,底层的CPU电路设计可能差异很大,自然在设计对应的软件底层实现会不一样,也就是底层的机器指令会不一样。
简单来说,针对不同的处理器架构,有不同的指令集。比如X86架构下的指令集,一般无法在其他架构下完全适配,因为底层逻辑电路实现可能不匹配。
因此,指令集是针对特定的处理器架构,设计出来的一套机器指令的集合。
我们学习的主要是MIPS处理器架构下的MIPS指令集
一个程序往往也是一堆指令的集合,处理器执行时一般情况是按顺序一条一条执行的
比如有三条指令 A , B , C A,B,C A,B,C,其含义分别如下:
A : a = 1 A:a=1 A:a=1
B : a = a + 1 B:a=a+1 B:a=a+1
C : a = a − 1 C:a=a-1 C:a=a−1
那么某一程序可按如下顺序组织:
A
A
A
B
B
B
B
B
B
B
B
B
C
C
C
C
C
C
B
B
B
在存储器中,这7条指令就是按顺序存储的,执行时一般也是按顺序执行。根据指令含义,可以容易算出上述最终结果。