指令系统

指令系统（Instruction Set Architecture, ISA）是计算机系统中硬件与软件之间的界面。它特定指的是 CPU 级的指令，如 Intel x86、ARM 或 RISC-V 架构的指令集。

• 指令系统存在于 CPU 内部。
• 它是驱动硬件计算机运行的基础，操作系统最终通过指令系统驱动处理器完成任务。
• 具体的指令实现由其 指令格式 定义，包含 指令地址码 and 指令操作码。

设计目标与权衡

在设计指令系统时，需要在多个目标之间进行权衡，没有绝对的“最好”，只有最适合特定应用场景的设计。

• 指令长度尽可能短：减少存储空间占用。
• 字节的整数倍：有效利用存储空间，避免浪费。 重点
• 性能 vs. 可靠性：
  • 高性能：追求更快的处理速度 and 更低的功耗（如 1.8nm 工艺），适合消费电子、服务器等。
  • 高可靠性：追求在极端环境下的稳定性（如耐高温、低温、抗干扰），适合航天、军工等领域。例如，某些老旧工艺（如 14nm 以上）可能因其高可靠性而被选用。

应用背景的变化

• 通用计算机：传统上以 Intel x86 架构为主导。
• 嵌入式系统：随着物联网 and 移动设备的发展，基于 ARM 或 RISC-V 的 嵌入式处理器 日益普及。在嵌入式开发中，根据实际需求定制指令系统已成为可能。 重点

指令系统与 寻址技术 密切相关，共同决定了 CPU 如何访问数据。

指令集架构

• 指令类型：数据传输、运算、控制、I/O。
• CISC与RISC：复杂指令系统与精简指令系统的对比。