话说CPU（不谈硬件）

话说CPU：

    当下的人类环境，计算机离我们有多近，可见一斑。上至眼睛老花的长者，下至1～2岁的“北鼻”，早上起床后到晚上睡觉前，都会忍禁不住喵一眼?。有人会说，你错了，你说的那是手机?。同志们呐，现在的手机不是一台计算机（电脑）吗？有些手机的价格比笔记本电脑还贵，内部配置比较台式机也不相上下。

    提及计算机，首先提到的就是CPU，（有些非“挨踢”行业童鞋们，可能对于内存空间和硬盘空间大小是混淆的，不过不影响使用就行），CPU这个名词连老人都不会弄错了，地球人都知道CPU越快越好.....这里对于硬件相关的制造工艺、针脚、硬件布线、频率、cache...在此我们都不做介绍，这些对消费者和使用者来说，也许是商家的营销标语或是区别不同代产品的标示，有兴趣的童鞋可以自行查阅一些相关资料。

大家或许听过这样的话：“做图，用苹果电脑最好....”，作为一个敬业的IT屌丝，我禁不住问，why？

多数人：“处理快，显示好，外观好看.....”

好吧，外观和显示问题，先不说了，这个不涉及计算机的处理，我们单说“处理快”。所谓处理快，字面理解那应该是一款软件处理图像的能力很强，效率很高吧，这些东西，统统都离不开CPU的处理，那就不得不说说CPU那点事了。

在这里我们着重说一下CPU的指令，为什么要说指令呢？隔壁老王都一直在说“频率快，有能力”呢?

因为跟我们生活和工作最密切相关的就是程序（操作系统其实也是一种程序），简单的理解程序有两个部分组成：

1. 指令（软件处理图像的各种操作，后台就是发给CPU的一个个指令）
2. 数据 （需要处理的图像）

这里我们先说指令，程序就是一组只读的指令组成，将这些指令交由CPU处理，就能得到我们想要的结果。其实这也是一系列指令转换的过程，比如，由高级语言（c语言）编写的一个程序，程序员在写程序时就使用了c语言的相关指令，但是这些指令cpu并不认识，需要层层转换为cpu可以运算的指令。

抽象的过程：

人类比较容易识别的指令（高级语言，c语言指令）-->半人类识别指令（低级语言，汇编指令）-->机器语言（硬件指令，比如cpu指令）

这里就说一下机器语言-cpu指令，从指令集说起：

CPU指令集（架构之分）

主要分为两种：

1. RISC(Reduced Instruction Set Computing，精简指令集计算机)
2. CISC(Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机)

以上两种时当前CPU的两种架构，它们的区别在于不同的CPU设计理念和方法。大家不要以为先有的RISC，事实上先有的CISC。为什么叫做精简指令，因为是在复杂指令集的基础上，精简出一些必须用到，单个指令只能实现简单功能，但是多个指令的组合可以实际多种功能。

举个例子，作为强大的吃货，复杂指令就属于比较方便快捷的食品那种，拿北方面食为例，复杂指令集里面已经有了面条、包子、饺子、大饼、馒头...，貌似很方便提供的食物比较丰富，但是我们会发现，饺子或许一个月就吃几次，面条和馒头每天都在吃；饺子对应的指令，利用率很低，也有可能发现，现成的这些食物口味和口感并不是自己想要的，就算面条，可能每个地域的人喜欢的也都不一样，比如南方人喜欢碱水面，北方人可能喜欢拉面、刀削面、拉条子等等。

而作为精简指令集，可能就只提供面粉，至于怎么做，看个人的喜好，味道如何看自己的手艺；这样就能吃到妈妈的味道，在饭店永远也吃不到家里妈妈的味道，也是这个情况。

　CISC和RISC的区别详见下表：

指令系统                         复杂，庞大                     简单，精简  
指令数目                         一般大于200                  一般小于100  
指令格式                         一般大于4                      一般小于4  
寻址方式                         一般大于4                      一般小于4  
指令字长                         不固定                           等长  
可访存指令                      不加限制                        只有LOAD/STORE指令  
各种指令使用频率             相差很大                        相差不大  
各种指令执行时间             相差很大                        绝大多数在一个周期内完成  
优化编译实现                    很难                             较容易  
程序源代码长度                 较短                             较长  
控制器实现方式                 绝大多数为微程序控制     绝大多数为硬布线控制  
软件系统开发时间              较短                             较长

CISC和RISC对应的硬件：

一般来说RISC多数用在小型机主机上，IBM的 Power PC为RISC CPU的结构，HP的PA-RISC CPU，CISCO 的CPU也是RISC的结构。 

经常见到的PC中的CPU使用的大都是CISC，Pentium-Pro（P6）、Pentium-II,Cyrix的M1、M2、AMD的K5、K6实际上是改进了的CISC，也可以说是结合了CISC和RISC的部分优点。

题外话：

早期Macintosh，Apple公司的主机使用的是RISC指令集，使用IBM-power pc CPU，算是桌面服务器比较特殊的，一直公认apple power系列处理图像等运算比普通pc好很多，原因也在与此。同样的频率下，使用RISC性能会优于CISC。

从侧面也说明，CPU性能按照业界公布出来的所谓频率....为主要指标，也是忽悠广大群众的，因为CISC的CPU研发周期相对短些，自然整出些指标来宣示自己的进步。大家是否发现，pc已经更新这么高的配置，微软的系统依然还是那样的速度，office依然还是卡顿，动不动还是会hung；

CPU指令（使用权限之分）

上面说了CPU指令集，这个是对硬件或事整体对外的情况，我们说一下指令使用方面的分类：

我们需要提及“环”（Ring）的概念，这个就像孙大圣保护唐僧画的一个圈圈⭕️，叫啥名字多个版本，也能算是个结界。CPU有四个环，0、1、2、3： 其中

环1、环2：保留不用

环0：这是特权环指令，直接由内核接管，也叫内核空间，负责与硬件相关的操作。

环3：这个是用户空间，主要是应用程序调用的普通指令。

题外话：

    可以想象如果环0开放，分分钟黑客可以让全球的电子设备化为乌有......那就天下大同了。