指令集的分类

复杂指令集计算机包含许多应用程序中很少使用的特定指令，由此产生的缺陷是指令长度不固定。精简指令集计算机通过只执行在程序中经常使用的指令来简化处理器的结构，而特殊操作则以子程序的方式实现，它们的特殊使用通过处理器额外的执行时间来弥补。理论上的重要类型还包括 最小指令集计算机 （ 英语 ： Minimal instruction set computer ） 与单指令集计算机，但都未用作商业处理器。另外一种衍生类型是超长指令字，处理器接受许多经过编码的指令并通过检索提取出一个指令字并执行。

机器语言

机器语言是由 声明 和 指令 所组成的。在处理结构上，一个特定指令指明了以下几个部分：

用于算术运算，寻址或者控制功能的特定寄存器；

特定存储空间的地址或偏移量；

用于解译操作码的特定寻址模式；

复杂的操作可以借由将简单的指令合并而达成，可以（在冯·诺依曼体系中）连续的执行，也可以藉控制流来执行指令。

指令类型

有效的指令操作须包含：

数据处理与存储操作

算术逻辑单元

控制流

复杂指令

一些电脑在他们的指令集架构内包含复杂指令。复杂指令包含：

将许多暂存器存成堆叠的形式。

移动内存内大笔的资料。

复杂或是浮点数运算（正弦，余弦，平方根等等）

执行test-and-set指令。

执行数字存在内存而非暂存器的运算

有一种复杂指令单指令流多资料流，英文全名是Single-Instruction Stream Multiple-Data Stream。或是向量指令，这是一种可以在同一时间对多笔资料进行相同运算的操作。SIMD有能力在短时间内将大笔的向量和矩阵计算完成。SIMD指令使平行计算变得简单，各种SIMD指令集被开发出来，例如MMX，3DNow!以及AltiVec。

指令的组成

  一条指令往往有好几个区块，这些区块包含要做的运算（加或减），可能还包含资料的原始或是目的地位置，以及常数。图中的MIPS“Add Immediate”指令允许使用者选择哪个暂存器是资料来源以及哪一个暂存器是要存运算后的结果，还有一个常数

在传统的架构上，一条指令包含opcode，表示运算的方式，以及零个或是更多的算子，有些像是算子的数字可能指的是暂存器的编号，还有内存位置，或是文字资料。

在超长指令字（VLIW）的结构中，包含了许多微指令，借此将复杂的指令分解为简单的指令。

指令的长度

指令长度的范围可以说是相当广泛，从微控制器的4 bit，到VLIW系统的数百bit。在个人电脑，大型电脑，超级电脑内的处理器，其内部的指令长度介于8到64 bits（在x86处理器结构内，最长的指令长达15 bytes，等于120 bits）。在一个指令集架构内，不同的指令可能会有不同长度。在一些结构，特别是大部分的精简指令集（RISC），指令是固定的长度，长度对应到结构内一个字的大小。在其他结构，长度则是byte的整数倍或是一个halfword。

设计

对微处理器而有两种指令集。第一种是复杂指令集（Complex Instruction Set Computer），拥有许多不同的指令。在1970年代，许多机构，像是IBM，发现有许多指令是不需要的。结果就产生了精简指令集（Reduced Instruction Set Computer），它所包含的指令就比较少。精简的指令集可以提供比较高的速度，使处理器的尺寸缩小，以及较少的电力损耗。然而，比较复杂的指令集较容易使工作更完善，内存及缓存的效率较高，以及较为简单的程式码。

一些指令集保留了一个或多个的opcode，以执行系统调用或软件中断。

指令集的实作

在设计处理器内的微架构时，工程师使用藉电路连接的区块来架构，区块用来表示加法器，乘法器，计数器，暂存器，算术逻辑单元等等，暂存器传递语言通常被用来描述被解码的指令，指令是借由微架构来执行指令。 有两种基本的方法来建构控制单元，藉控制单元，以微架构作为通路来执行指令：

早期的电脑和采用精简指令集的电脑藉将电路接线（像是微架构剩下的部分）。

其他的装置使用微程序来达成—像是晶体管ROM或PLA（即使RAM已使用很久）。

电脑微处理器的 指令集架构 （Instruction Set Architecture）常见的有三种：

复杂指令集运算 （Complex Instruction Set Computing，CISC）

精简指令集运算 （Reduced Instruction Set Computing，RISC）

显式并行指令集运算 （Explicitly Parallel Instruction Computing，EPIC）

超长指令字指令集运算 （VLIW）

延伸阅读

Bowen, Jonathan P. Standard Microprocessor Programming Cards 9 (6): 274–290. July–August 1985. doi:10.1016/0141-9331(85)90116-4 .

免责声明：以上内容版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。感谢每一位辛勤著写的作者，感谢每一位的分享。