ชุดคําสั่งคืออะไร?

ชุดคําสั่งหรือที่เรียกว่าสถาปัตยกรรมชุดคําสั่ง (ISA) คือชุดคําสั่งที่ไมโครโปรเซสเซอร์สามารถเข้าใจและดําเนินการได้ คําแนะนําเหล่านี้บอกโปรเซสเซอร์ว่าต้องดําเนินการใด เช่น เลขคณิต การจัดการข้อมูล และการดําเนินการอินพุต/เอาต์พุต

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ชุดคําสั่งที่ลดลง (RISC) และสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ชุดคําสั่งที่ซับซ้อน (CISC) แตกต่างกันอย่างไร

RISC ใช้ชุดคําสั่งขนาดเล็กที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุดซึ่งโดยทั่วไปจะดําเนินการในรอบสัญญาณนาฬิกาเดียว CISC ใช้ชุดคําสั่งที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งสามารถดําเนินการได้หลายอย่าง แม้ว่าสถาปัตยกรรม RISC มักจะเร็วกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่า แต่สถาปัตยกรรม CISC สามารถจัดการงานที่ซับซ้อนกว่าได้

โปรเซสเซอร์หนึ่งตัวสามารถรองรับชุดคําสั่งหลายชุดได้หรือไม่

ใช่ เป็นไปได้ที่โปรเซสเซอร์จะรองรับชุดคําสั่งหลายชุด สิ่งนี้มักพบในโปรเซสเซอร์ที่ออกแบบมาเพื่อความเข้ากันได้แบบย้อนหลังกับซอฟต์แวร์รุ่นเก่า ตัวอย่างเช่น โปรเซสเซอร์ Intel® สมัยใหม่รองรับชุดคําสั่ง x86 ทั้งเวอร์ชันใหม่และรุ่นเก่ากว่า

การเปลี่ยนแปลงในชุดคําสั่งจําเป็นต้องเปลี่ยนคอมไพเลอร์หรือไม่

ใช่ หากชุดคําสั่งมีการเปลี่ยนแปลง จะต้องอัปเดตคอมไพเลอร์ด้วย คอมไพเลอร์แปลภาษาการเขียนโปรแกรมระดับสูงเป็นรหัสเครื่องที่ใช้ชุดคําสั่งของโปรเซสเซอร์ หากชุดคําสั่งมีการเปลี่ยนแปลงคอมไพเลอร์จําเป็นต้องแปลรหัสแตกต่างกัน

ชุดคําสั่งกําหนดประเภทของภาษาโปรแกรมที่ฉันสามารถใช้ได้หรือไม่

ไม่เชิง. ชุดคําสั่งจะกําหนดคําสั่งรหัสเครื่องระดับต่ําที่โปรเซสเซอร์สามารถดําเนินการได้ อย่างไรก็ตาม ภาษาโปรแกรมระดับสูง เช่น Python, Java และ C++ โดยทั่วไปไม่ขึ้นกับชุดคําสั่ง พวกเขาจะถูกแปลเป็นรหัสเครื่องโดยคอมไพเลอร์หรือล่ามซึ่งดูแลรายละเอียดของชุดคําสั่ง

ปัจจัยใดบ้างที่มีอิทธิพลต่อการออกแบบชุดคําสั่ง

มีหลายปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการออกแบบชุดคําสั่ง สิ่งเหล่านี้รวมถึงการใช้งานที่ตั้งใจไว้ของโปรเซสเซอร์ (เช่นการคํานวณทั่วไปการประมวลผลกราฟิกการคํานวณทางวิทยาศาสตร์) ลักษณะการทํางานที่ต้องการ (เช่นความเร็วประสิทธิภาพการใช้พลังงาน) และข้อควรพิจารณาสําหรับความเข้ากันได้กับซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่

ไมโครโค้ดที่เกี่ยวข้องกับชุดคําสั่งคืออะไร?

ไมโครโค้ดเป็นชั้นของคําสั่งระดับฮาร์ดแวร์ที่ใช้คําสั่งรหัสเครื่องระดับสูงในชุดคําสั่งของโปรเซสเซอร์ คําสั่งรหัสเครื่องแต่ละคําสั่งอาจสอดคล้องกับคําแนะนําไมโครโค้ดหลายคําสั่ง ไมโครโค้ดช่วยให้คําสั่งที่ซับซ้อนแบ่งออกเป็นการดําเนินการที่ง่ายขึ้นซึ่งโปรเซสเซอร์สามารถดําเนินการได้

บทบาทของแอสเซมเบลอร์ที่เกี่ยวข้องกับชุดคําสั่งคืออะไร?

แอสเซมเบลอร์เป็นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ประเภทหนึ่งที่แปลภาษาแอสเซมบลีซึ่งเป็นภาษาโปรแกรมระดับต่ําเป็นรหัสเครื่อง รหัสเครื่องเป็นรหัสเฉพาะสําหรับชุดคําสั่งของโปรเซสเซอร์ ดังนั้นแอสเซมเบลอร์จึงมีบทบาทสําคัญในการช่วยให้นักพัฒนาสามารถเขียนโปรแกรมที่สามารถควบคุมฮาร์ดแวร์ได้โดยตรง

opcode และตัวดําเนินการในชุดคําสั่งคืออะไร?

ในชุดคําสั่ง opcode (รหัสการทํางาน) คือส่วนของคําสั่งภาษาเครื่องที่ระบุการดําเนินการที่จะดําเนินการ มันเหมือนกับคํากริยาในประโยค ในทางกลับกันตัวดําเนินการเป็นส่วนหนึ่งของคําสั่งที่ระบุข้อมูลการดําเนินการที่ควรทํา - มันเหมือนกับวัตถุของคํากริยา

เครื่องเสมือนสามารถมีชุดคําสั่งของตัวเองได้หรือไม่?

ใช่พวกเขาทําได้ เครื่องเสมือน (VM) คือการจําลองซอฟต์แวร์ของคอมพิวเตอร์จริง และสามารถมีชุดคําสั่งของตัวเองได้ สิ่งนี้มักจะทําเพื่อให้สภาพแวดล้อมที่สอดคล้องกันในแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ต่างๆ VM แปลชุดคําสั่งเป็นชุดคําสั่งของฮาร์ดแวร์จริงที่ทํางานอยู่

โปรเซสเซอร์ทุกรุ่นมีชุดคําสั่งเฉพาะหรือไม่?

ไม่จําเป็น. แม้ว่าโปรเซสเซอร์แต่ละประเภทจะมีชุดคําสั่งที่เฉพาะเจาะจง แต่รุ่นต่างๆ ภายในตระกูลเดียวกันมักใช้ชุดคําสั่งเดียวกัน ตัวอย่างเช่น โปรเซสเซอร์ Intel Core ทั้งหมดใช้ชุดคําสั่ง x86 แม้ว่าจะมีหลายรุ่นที่มีคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน

'ชุดคําสั่งดั้งเดิม' ของโปรเซสเซอร์หมายถึงอะไร

'ชุดคําสั่งดั้งเดิม' ของโปรเซสเซอร์หมายถึงชุดคําสั่งที่โปรเซสเซอร์สามารถดําเนินการได้โดยตรงโดยไม่จําเป็นต้องแปลหรือจําลองใดๆ นี่คือชุดคําสั่งที่โปรเซสเซอร์ได้รับการออกแบบมาให้ใช้งานได้ และโดยทั่วไปจะให้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุด

จะเกิดอะไรขึ้นหากฉันพยายามเรียกใช้โปรแกรมที่มีชุดคําสั่งที่เข้ากันไม่ได้บนโปรเซสเซอร์ของฉัน

หากคุณพยายามเรียกใช้โปรแกรมที่ใช้ชุดคําสั่งที่เข้ากันไม่ได้โปรแกรมจะทํางานไม่ถูกต้อง โปรเซสเซอร์จะไม่เข้าใจคําแนะนําในโปรแกรม นี่คือเหตุผลสําคัญที่ต้องคอมไพล์โปรแกรมของคุณสําหรับชุดคําสั่งเฉพาะของโปรเซสเซอร์ที่คุณกําหนดเป้าหมาย

เป็นไปได้ไหมที่จะเพิ่มคําแนะนําใหม่ให้กับชุดคําสั่งที่มีอยู่?

ได้ คุณสามารถเพิ่มคําแนะนําใหม่ลงในชุดคําสั่งที่มีอยู่ได้ และมักจะทําเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพหรือเพิ่มคุณสมบัติใหม่ อย่างไรก็ตาม จําเป็นต้องเปลี่ยนการออกแบบโปรเซสเซอร์และอัปเดตคอมไพเลอร์และเครื่องมือซอฟต์แวร์อื่นๆ เพื่อรองรับคําแนะนําใหม่

การไปป์ไลน์เกี่ยวข้องกับชุดคําสั่งอย่างไร?

Pipelining เป็นเทคนิคที่ใช้ในการออกแบบโปรเซสเซอร์เพื่อเพิ่มจํานวนคําสั่งที่สามารถดําเนินการได้พร้อมกัน มันเกี่ยวข้องกับการแบ่งการดําเนินการของคําสั่งออกเป็นหลายขั้นตอนซึ่งแต่ละส่วนสามารถจัดการได้โดยส่วนที่แยกจากกันของโปรเซสเซอร์ การออกแบบชุดคําสั่งอาจส่งผลต่อความง่ายและมีประสิทธิภาพในการใช้งานท่อ

สถาปัตยกรรมที่เก็บโหลดมีความสําคัญอย่างไรในชุดคําสั่งคอมพิวเตอร์ชุดคําสั่งที่ลดลง (RISC)

ในสถาปัตยกรรมที่เก็บโหลด ซึ่งเป็นเรื่องปกติในชุดคําสั่ง RISC การดําเนินการสามารถทําได้เฉพาะกับข้อมูลที่อยู่ในรีจิสเตอร์เท่านั้น ต้องโหลดข้อมูลจากหน่วยความจําลงในรีจิสเตอร์ก่อนจึงจะสามารถใช้งานได้ แล้วจัดเก็บกลับเข้าไปในหน่วยความจําหากจําเป็น สิ่งนี้ช่วยลดความยุ่งยากในการออกแบบโปรเซสเซอร์และสามารถช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพได้

คําสั่งเดียวหลายข้อมูล (SIMD) คืออะไรและเกี่ยวข้องกับชุดคําสั่งอย่างไร

SIMD เป็นสถาปัตยกรรมการประมวลผลแบบขนานประเภทหนึ่งที่ได้รับการสนับสนุนโดยชุดคําสั่งบางชุด ใน SIMD คําสั่งเดียวทํางานบนจุดข้อมูลหลายจุดพร้อมกัน สิ่งนี้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้อย่างมากสําหรับการดําเนินการบางประเภท เช่น การดําเนินการทั่วไปในการประมวลผลกราฟิกและการคํานวณทางวิทยาศาสตร์

การใช้งานฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ของชุดคําสั่งแตกต่างกันอย่างไร

การใช้งานฮาร์ดแวร์ของชุดคําสั่งถูกสร้างขึ้นในโปรเซสเซอร์เอง โปรเซสเซอร์สามารถดําเนินการตามคําสั่งเหล่านี้ได้โดยตรง ในทางกลับกันการใช้งานซอฟต์แวร์จะเลียนแบบชุดคําสั่งในซอฟต์แวร์ สิ่งนี้ช่วยให้โปรเซสเซอร์สามารถดําเนินการตามคําสั่งที่ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของชุดคําสั่งดั้งเดิม แต่มีค่าใช้จ่ายที่อาจเกิดขึ้นในด้านประสิทธิภาพ