2024年4月17日发(作者：甫良平)
x86与MIPS体系结构的比较
计算机科学与技术 杜立明 2
一、 x86
x86或80x86是英特尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。
x86架构于1978年推出的Intel 8086中央处理器中首度出现，它是从Intel 8008处
理器中发展而来的，而8008则是发展自Intel 4004的。8086在三年后为IBM PC所选用，
之后x86便成为了个人计算机的标准平台，成为了历来最成功的CPU架构。
x86架构是重要的可变指令长度的CISC（复杂指令集计算机，Complex Instruction
Set Computer）。字组（word, 4字节）长度的存储器访问允许不对齐存储器地址，字组
是以低位字节在前的顺序储存在存储器中。x86架构在设计过程中着重考虑了向前兼容性，
保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源。但在较新的
微架构中，x86处理器会把x86指令转换为更像RISC的微指令再予执行，从而获得可与
RISC比拟的超标量性能，而仍然保持向前兼容。x86架构的处理器一共有四种执行模式，
分别是真实模式，保护模式，系统管理模式以及虚拟V86模式。
80x86指令系统，指令按功能可分为以下七个部分：(1) 数据传送指令。(2) 算术运算
指令。(3) 逻辑运算指令。(4) 串操作指令。(5) 控制转移指令。(6) 处理器控制指令。(7)
保护方式指令。
在此基础上，又发展加入了一些专用的扩展指令集：
(1)MMX, 增加57条特地为视频信号(Video Signal)，音频信号(Audio Signal)以及
图像处理(Graphical Manipulation)而设计指令
(2)3D NOW!, 1997年由AMD推出，增加21条指令，针对MMX指令集没有加强
浮点处理能力的弱点，重点提高了CPU对3D图形的处理能力。
(3)EES, SSE兼容MMX指令，它可以通过SIMD（单指令多数据技术）和单时钟周期
并行处理多个浮点来有效地提高浮点运算速度。
(4)EES2，共144条，包括浮点SIMD指令、整形SIMD指令、SIMD浮点和整形数
据之间转换、数据在MMX寄存器中转换等几大部分。引入新的数据格式，如：128位SIMD
整数运算和64位双精度浮点运算等。新增加了几条缓存指令，允许程序员控制已经缓存
过的数据。
(5)EES3, 新增加了13条指令，一条用于视频解码，两条用于线程同步，其余用于复
杂的数学运算、浮点到整数转换和SIMD浮点运算。
(6)SSE4, 增加了50条新的增加性能的指令，这些指令有助于编译、媒体、字符/文本
处理和程序指向加速。
x86的优点：
具有功能强大而多样的指令系统，使CPU对一些专业用途的软件表现出强大的性能，
如：3D绘图，音频和视频的处理等。为每条指令设计硬件电路，使得指令执行速度快，并
有效的减少了程序的指令条数。
2024年4月17日发(作者：甫良平)
x86与MIPS体系结构的比较
计算机科学与技术 杜立明 2
一、 x86
x86或80x86是英特尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。
x86架构于1978年推出的Intel 8086中央处理器中首度出现，它是从Intel 8008处
理器中发展而来的，而8008则是发展自Intel 4004的。8086在三年后为IBM PC所选用，
之后x86便成为了个人计算机的标准平台，成为了历来最成功的CPU架构。
x86架构是重要的可变指令长度的CISC（复杂指令集计算机，Complex Instruction
Set Computer）。字组（word, 4字节）长度的存储器访问允许不对齐存储器地址，字组
是以低位字节在前的顺序储存在存储器中。x86架构在设计过程中着重考虑了向前兼容性，
保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源。但在较新的
微架构中，x86处理器会把x86指令转换为更像RISC的微指令再予执行，从而获得可与
RISC比拟的超标量性能，而仍然保持向前兼容。x86架构的处理器一共有四种执行模式，
分别是真实模式，保护模式，系统管理模式以及虚拟V86模式。
80x86指令系统，指令按功能可分为以下七个部分：(1) 数据传送指令。(2) 算术运算
指令。(3) 逻辑运算指令。(4) 串操作指令。(5) 控制转移指令。(6) 处理器控制指令。(7)
保护方式指令。
在此基础上，又发展加入了一些专用的扩展指令集：
(1)MMX, 增加57条特地为视频信号(Video Signal)，音频信号(Audio Signal)以及
图像处理(Graphical Manipulation)而设计指令
(2)3D NOW!, 1997年由AMD推出，增加21条指令，针对MMX指令集没有加强
浮点处理能力的弱点，重点提高了CPU对3D图形的处理能力。
(3)EES, SSE兼容MMX指令，它可以通过SIMD（单指令多数据技术）和单时钟周期
并行处理多个浮点来有效地提高浮点运算速度。
(4)EES2，共144条，包括浮点SIMD指令、整形SIMD指令、SIMD浮点和整形数
据之间转换、数据在MMX寄存器中转换等几大部分。引入新的数据格式，如：128位SIMD
整数运算和64位双精度浮点运算等。新增加了几条缓存指令，允许程序员控制已经缓存
过的数据。
(5)EES3, 新增加了13条指令，一条用于视频解码，两条用于线程同步，其余用于复
杂的数学运算、浮点到整数转换和SIMD浮点运算。
(6)SSE4, 增加了50条新的增加性能的指令，这些指令有助于编译、媒体、字符/文本
处理和程序指向加速。
x86的优点：
具有功能强大而多样的指令系统，使CPU对一些专业用途的软件表现出强大的性能，
如：3D绘图，音频和视频的处理等。为每条指令设计硬件电路，使得指令执行速度快，并
有效的减少了程序的指令条数。