CPU的核心原理—（计算机基础课二十一)

前面我们这里假设的 CPU 很基础，所有指令都是 8 位，操作码只占了前面 4 位，即便用尽 4 位，也只能代表 16 个指令，而且我们有几条指令，是用后 4 位来指定内存地址，因为 4 位最多只能表示 16 个值，所以我们只能操作 16 个地址，这可不多。我们甚至不能 JUMP 17，因为 4 位二进制无法表示数字 17。

真正的现代 CPU 用两种策略

1. 最直接的方法是用更多位来代表指令，比如 32 位或 64 位，这叫 指令长度。

2. 第二个策略是 "可变指令长度"，举个例子，比如某个 CPU 用 8 位长度的操作码，如果看到 HALT 指令，HALT 不需要额外数据，那么会马上执行。如果看到 JUMP，它得知道位置值，这个值在 JUMP 的后面，这叫 "立即值"。这样设计，指令可以是任意长度，但会让读取阶段复杂一点点。

4004 处理器

要说明的是，我们拿来举例的 CPU 和指令集都是假设的，是为了展示核心原理所以我们来看个真的 CPU 例子。

1971年，英特尔发布了 4004 处理器。这是第一次把 CPU 做成一个芯片，给后来的英特尔处理器打下了基础，它支持 46 个指令，足够做一台能用的电脑。它用了很多我们说过的指令，比如 JUMP ADD SUB LOAD，它也用 8 位的"立即值"来执行 JUMP, 以表示更多内存地址。

处理器发展

处理器从 1971 年到现在发展巨大.，现代 CPU, 比如英特尔酷睿 i7, 有上千个指令和指令变种，长度从1到15个字节。举例，光 ADD 指令就有很多变种。指令越来越多，是因为给 CPU 设计了越来越多功能。

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