ISA Introduction

介绍一下X86、MIPS、ARM三种指令集：
1. X86指令集
X86指令集是典型的CISC(Complex Instruction Set Computer)指令集。
X86指令集外部看起来是CISC指令集，事实上，它是采用类RISC内核，将部分复杂指令通过micro-op模式进行翻译成简单指令，再处理。
X86指令集的几个特性

• 后向兼容
  Intel每推出一代新处理器，总会兼容以前处理器的feature。这是由于长期积累的用户习惯和生态环境不容更改，否则没法赚钱了~
  后向兼容导致指令集愈发庞大、愈发复杂，同时功耗也会比较大，不过由于Intel超高的工艺水平，这都不是事。
• 变长指令
  X86指令集采用变长指令(1~15Bytes)，一般每条指令为2~3Bytes。这样可以提高码字的利用率，但也使得译码以及读取指令时比较复杂，因为不知道一条指令应该读多长。
• 多种寻址方式
  X86指令集可以采用多种寻址方式，比如立即寻址、寄存器寻址、寄存器相对寻址……
• 通用寄存器个数有限
  X86-32的系统有8个通用寄存器，之后X86-64系统扩展到了16个。
• 指令执行时，最多只能有一个操作数在内存里，另一个操作数必为立即数或者寄存器。
• 由于后向兼容以及类RISC内核，导致功耗增加；同时，有很多复杂的指令利用率很低。

2. MIPS指令集
MIPS指令集是典型的RISC(Reduced Instruction Set Computer)指令集。
精简指令集系统的设计思想就是：把复杂指令集中一些不常用的指令踢出指令集，这些复杂指令由日益强大的软件技术(编译)去实现，这样使得每个指令的流水线分段比较均匀，充分利用了处理器的流水线结构，提高了主频。
MIPS指令集以32个寄存器为中心，只能通过Load/Store指令访问内存，其余涉及计算的指令都从寄存器堆中读取数据，并且将计算结果写入寄存器堆中。
另外，MIPS指令的格式比较规整，所有指令长度一致，指令操作码都在固定的位置；寻址方式、对于每条指令的操作都很简单。
那么CISC与RISC的区别是什么呢？
最大的区别在于：RISC只能通过Load/Store指令访问内存，而CISC指令集则没有这个限制。

3. ARM指令集
ARM指令集属于RISC指令集，每条指令32位。
ARM也有16位的压缩指令集，这是为了避免32位出现的码字浪费，提高运行速度推出的。

• ARM指令由于属于RISC指令集，一般完成的操作比较简单。程序员可以通过多条简单的指令组合实现一个复杂的操作。
• 同样的，ARM指令集也是只能通过Load/Store指令读取内存中的数据到寄存器，其余的指令只能对寄存器的操作数进行处理。
• 大多数指令长度相同，字段位置(尤其是操作码的位置)固定，且具有“条件执行”模式。