关于 ARM 基本指令集是怎么提出的？

goink · 发表于 2012-5-27 13:35:22

比如ARM的指令集，有add、sub等等，但是很少有看到书籍或者论文提到过，这些基本指令是如何提出的？

假设我想自己设计一个cpu，那我应该如何抽象出我的指令集呢？

望知道相关信息的网友能指点一下，谢谢啦！！

Cojumos · 发表于 2012-5-27 15:34:49

指令集就看过精简指令集，一般arm都是用精简指令集

eduhf_123 · 发表于 2012-5-27 15:48:55

自顶向下地进行设计，首先决定指令分类：
数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑运算类指令、分支（跳转）类指令、控制类指令

然后，数据传送类指令又可分为如下几种：
堆栈操作、RAM操作、寄存器操作、立即数操作等等……

stdio · 发表于 2012-5-27 16:02:50

这个问题有难度，我去GOOGLE（表笑啊）了一下：

这里有一段关于ARM的历史：http://www.ruanyifeng.com/blog/2011/01/brief_history_of_arm.html
其中提到："1985年，Roger Wilson和Steve Furber设计了他们自己的第一代32位、6M Hz的处理器，用它做出了一台RISC指令集的计算机"
可以看到，ARM出现在1985年，使用了RISC技术，可见当时已经存在RISC技术了。

那再去查一下RISC。这里有一段：http://baike.baidu.com/view/23531.htm
我们可以猜想，当时设计ARM的时候，RISC的东西，已经存在了。那么楼主的问题可以转化为：RISC指令集是怎么提出的？

引："纽约约克镇IBM研究中心的John Cocke证明，计算机中约20%的指令承担了80%的工作，他于1974年提出了RISC的概念。第一台得益于这个发现的电脑是1980年IBM的PC/XT。再后来，IBM的RISC System/6000也使用了这个思想。"
引："RISC这个词本身属于伯克利加利福尼亚大学的一个教师David Patterson。RISC这个概念还被用在Sun公司的SPARC微处理器中，并促成了现在所谓的MIPS技术的建立，它是Silicon Graphics的一部分。许多当前的微芯片现在都使用RISC概念。"

从这两段话明显可见，RISC指令集是前辈大牛们在计算机的技术实践中搞出来的。凭空设计新的指令集，应该是很难的吧。
另外即使你设计了新的指令集，那这其实只是一个漫长故事的开始，CPU、汇编器、编译器、OS、应用程序。。。，当然也是有大牛干过这些事情的。。。

楼主加油！！！

goink · 发表于 2012-5-27 17:14:05

我觉得同样的问题应该是有章可循的，比如之前的java虚拟机，也是凭空设计新的指令集，而最近的android中的dalvik虚拟机，又提出了一套与java虚拟机完全不同的指令集。问题就在于，好像没怎么看见有什么文章或者书籍有讲这个，，，或者是我见识浅薄，，，，，

abutter · 发表于 2012-5-28 08:59:49

推荐看一下计算机体系结构的书

goink · 发表于 2012-5-28 10:10:32

abutter 发表于 2012-5-28 08:59
推荐看一下计算机体系结构的书

ok，谢谢，回到找找这本书看看

goink · 发表于 2012-6-5 16:04:40

顶顶更健康！！

Nuker · 发表于 2012-6-6 13:41:44

指令集这个东东和军训时教官喊的“立正”“稍息”“向右转”“齐步走”是一回事，只不过按指令干活的是机器而不是人，所有的指令集组合决定了机器能做的事情，有创意的话，你也可以创造一套自己的指令集，比如说“翻跟头”“拿大顶”，至于这些指令可以用来干什么，似乎拿到马戏团去比较实用。

maimaige · 发表于 2012-6-6 23:29:10

mark 明天看

goink · 发表于 2012-6-7 08:57:42

beyond160 发表于 2012-6-6 10:27
处理器认的是机器码，而指令集是机器码的助记符。

嗯，是的。我想知道的是，这些功能性的指令是如何提出的，而机器码层面的bit分布，是另外一个很有讲究的问题~~

goink · 发表于 2012-6-7 09:01:39

Nuker 发表于 2012-6-6 13:41
指令集这个东东和军训时教官喊的“立正”“稍息”“向右转”“齐步走”是一回事，只不过按指令干活的是机器 ...

我并不是想再造一套指令集，而只是想在原有的基础上添加指令，有点类似于早起8086之后增加多媒体指令一样，但是既然想增加一条指令集，自然而然的就会想，那原来的那些基本指令是怎么提出的呢？我觉得应该不是几个架构师在那边想想，然后就添加了一条，哪天发现不够用了，再增加一条，，，，，大神们肯定不会这么做的，，，，

eduhf_123 · 发表于 2012-6-7 11:18:09

goink 发表于 2012-6-7 09:01
我并不是想再造一套指令集，而只是想在原有的基础上添加指令，有点类似于早起8086之后增加多媒体指令一样 ...

你现在可以回头看我在3楼的回复了。

Nuker · 发表于 2012-6-7 12:52:12

goink 发表于 2012-6-7 09:01
我并不是想再造一套指令集，而只是想在原有的基础上添加指令，有点类似于早起8086之后增加多媒体指令一样 ...

如果你设计一款研究型的CPU，比如说PowerPC架构的DLX或者MIPS架构的。。。，你完全可以随意加减指令，尤其是多媒体相关的指令，比如说乘加，bit操作，甚至FFT、DES、AES指令等。
但是商业用途的CPU一定会考虑兼容性和生态环境，最简单来说，如果编译器不支持，Intel的MMX指令以及AVX指令就完全没有用。问题是Intel不能每推出一款CPU，指令系统升级，然后就要求整个开发工具/OS/应用软件的生态环境全线升级吧？

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