如前面说过的,CPU 其实内部已经含有一些微指令,我们所使用的软件都要经过 CPU 内部的微指令集来达成才行。 那这些指令集的设计主要又被分为两种设计理念,这就是目前世界上常见到的两种主要 CPU 架构, 分别是:精简指令集 (RISC) 与复杂指令集 (CISC) 系统。下面我们就来谈谈这两种不同 CPU 架构的差异啰!
- 精简指令集 (Reduced Instruction Set Computer, RISC): [5]
这种 CPU 的设计中,微指令集较为精简,每个指令的执行时间都很短,完成的动作也很单纯,指令的执行性能较佳; 但是若要做复杂的事情,就要由多个指令来完成。常见的 RISC 微指令集 CPU 主要例如甲骨文 (Oracle) 公司的 SPARC 系列、 IBM 公司的 Power Architecture (包括 PowerPC) 系列、与安谋公司 (ARM Holdings) 的 ARM CPU 系列等。
在应用方面,SPARC CPU 的电脑常用于学术领域的大型工作站中,包括银行金融体系的主要服务器也都有这类的电脑架构; 至于PowerPC架构的应用上,例如索尼(Sony)公司出产的Play Station 3(PS3)就是使用PowerPC架构的Cell处理器; 那安谋的 ARM 呢?你常使用的各厂牌手机、PDA、导航系统、网络设备(交换器、路由器等)等,几乎都是使用 ARM 架构的 CPU 喔! 老实说,目前世界上使用范围最广的 CPU 可能就是 ARM 这种架构的呢![6]
- 复杂指令集(Complex Instruction Set Computer, CISC): [7]
与RISC不同的,CISC在微指令集的每个小指令可以执行一些较低阶的硬件操作,指令数目多而且复杂, 每条指令的长度并不相同。因为指令执行较为复杂所以每条指令花费的时间较长, 但每条个别指令可以处理的工作较为丰富。常见的CISC微指令集CPU主要有AMD、Intel、VIA等的x86架构的CPU。
由于AMD、Intel、VIA所开发出来的x86架构CPU被大量使用于个人电脑(Personal computer)用途上面, 因此,个人电脑常被称为x86架构的电脑!那为何称为x86架构[8]呢? 这是因为最早的那颗Intel发展出来的CPU代号称为8086,后来依此架构又开发出80286, 80386..., 因此这种架构的CPU就被称为x86架构了。
在2003年以前由Intel所开发的x86架构CPU由8位升级到16、32位,后来AMD依此架构修改新一代的CPU为64位, 为了区别两者的差异,因此64位的个人电脑CPU又被统称为x86_64的架构喔!
Tips所谓的位指的是CPU一次数据读取的最大量!64位CPU代表CPU一次可以读写64bits这么多的数据,32位CPU则是CPU一次只能读取32位的意思。 因为CPU读取数据量有限制,因此能够从内存中读写的数据也就有所限制。所以,一般32位的CPU所能读写的最大数据量,大概就是4GB左右。
那么不同的x86架构的CPU有什么差异呢?除了CPU的整体结构(如第二层高速缓存、每次运行可执行的指令数等)之外, 主要是在于微指令集的不同。新的x86的CPU大多含有很先进的微指令集, 这些微指令集可以加速多媒体程序的运行,也能够加强虚拟化的性能,而且某些微指令集更能够增加能源效率, 让CPU耗电量降低呢!由于电费越来越高,购买电脑时,除了整体的性能之外, 节能省电的CPU特色也可以考虑喔!
例题:最新的Intel/AMD的x86架构中,请查询出多媒体、虚拟化、省电功能各有哪些重要的微指令集?(仅供参考)答:
- 多媒体微指令集:MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSE4, AMD-3DNow!
- 虚拟化微指令集:Intel-VT, AMD-SVM
- 省电功能:Intel-SpeedStep, AMD-PowerNow!
- 64/32位相容技术:AMD-AMD64, Intel-EM64T