CPU 指令集架构 复杂指令集架构（CISC）和精简指令集架构（RISC） ARM、MIPS、RISC-V和Alpha 指令集架构（Instruction Set Architecture，ISA）

CPU 指令集架构

CPU指令集架构是计算机体系结构中与程序设计有关的重要部分。它定义了计算机如何执行和操作指令，是计算机执行程序的基础。指令集架构包括基本数据类型、指令集、寄存器、寻址模式、存储体系、中断、异常处理以及外部IO等多个方面。

在CPU指令集架构中，主要有两种类型：复杂指令集架构（CISC）和精简指令集架构（RISC）。

复杂指令集架构（CISC）的设计目标是尽可能将任务一次性完成，因此它的指令集更为复杂且功能全面。CISC架构支持多种寻址方式，可以直接对内存进行操作，因此指令的灵活性更强。然而，这种设计也带来了功耗大和执行速度相对较慢的问题，因为它需要消耗更多的处理器资源。常见的CISC架构包括x86架构。

而精简指令集架构（RISC）则采取另一种策略，它将任务拆解，分次完成。RISC架构的指令集简单且规模较小，每个指令只能完成特定的功能。这种设计使得RISC架构的指令执行速度快，功耗低。然而，由于每个指令的功能单一，可能需要更多的指令来完成相同的任务，这在一定程度上影响了效率。常见的RISC架构包括ARM、MIPS、RISC-V和Alpha等。

在应用场景上，CISC架构因其功能全面和灵活性，常被用于需要处理复杂任务和高性能要求的场景，如服务器和工作站等。而RISC架构因其低功耗和高效的特性，常被用于嵌入式系统、移动设备和物联网等领域。

总的来说，CISC和RISC架构各有其优缺点，选择哪种架构取决于具体的应用需求和场景。而随着技术的发展，未来可能会出现更多新的指令集架构，以满足不断变化的计算需求。

我们知道，计算机指令是指挥机器工作的指示和命令，程序就是一系列指令按照顺序排列的集合，执行程序的过程就是计算机的工作过程。从微观上看，我们输入指令的时候，计算机会将指令转换成二进制码存储在存储单元里面，然后在即将执行的时候拿出来。那么计算机是怎么知道我们输入的是什么指令，指令要怎么执行呢？

这就要提到ISA也就是指令集架构，本节内容主要围绕CPU的指令集架构ISA展开，学习CISC架构与RISC架构并并对比两种架构的优劣势，进而介绍相关的应用场景。

ISA指令集架构

指令集架构（Instruction Set Architecture，ISA）是软件和硬件之间接口的一个完整定义，它规定了计算机可以执行的所有指令的集合。每条指令详细规定了计算机执行的操作、所处理的操作数存放的地址空间以及操作数的类型。ISA不仅定义了数据类型及格式、指令格式，还涉及寻址方式和可访问地址空间的大小、程序可访问的寄存器个数、位数和编号、控制寄存器的定义、I/O空间的编制方式、中断结构、机器工作状态的定义和切换、输入输出结构和数据传送方式以及存储保护方式等。

你提到的MIPS指令，是MIPS处理器架构中的一个具体实例。MIPS架构是一种精简指令集（RISC）处理器架构，由MIPS科技公司开发并授权。MIPS指令的组成包括运算符和操作对象。运算符指定了执行的操作，而操作对象则包括目的操作数、原操作数和立即数等。这种结构使得指令能够明确指示计算机进行何种操作，以及操作的对象是什么。

指令集架构的重要性在于，它允许软件开发者基于同一ISA设计不同性能的处理器，而无需对软件进行任何修改。这意味着，只要软件遵循同一ISA，它就可以在任何遵循该ISA的处理器上运行，从而实现了不同计算机之间的二进制兼容功能。这种兼容性使得计算机能够一代代升级，而软件仍然能够兼容运行。

近年来，随着处理器技术的不断发展，新的指令集架构也在不断涌现。例如，RISC-V就是一种新兴的开源指令集架构，它受到了广泛的关注，特别是在中美芯片之争的背景下，国内对RISC-V的关注度更是持续升温。这种新的指令集架构为处理器领域带来了新的可能性，也为软件开发者提供了更多的选择。

指令集架构是计算机体系结构中至关重要的一部分，它定义了计算机的基本功能和操作方式，为软件和硬件