你是否好奇过，CPU如何“听懂”程序的命令？答案就在CPU指令集，它就像CPU的“语言”，通过这些专属语言来定义CPU能执行的操作，直白点讲，就是用更加精确的指令告诉CPU该干什么工作，又该如何去做。

什么是CPU指令集？

指令集架构（ISA）是连接软件与硬件的桥梁，规定了CPU能识别的指令、数据格式、寄存器和寻址方式。程序员写的代码最终被编译成指令集的机器码，CPU才能执行。简单说，它是CPU的“说明书”，告诉处理器如何完成计算、数据移动、逻辑判断等任务。

当前CPU的指令集主要分为两类：复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC），它们的设计理念和应用场景各有千秋。

CISC vs. RISC：复杂与简单的对决

CISC（复杂指令集）：以x86为代表，常见于PC和服务器（如Intel、AMD处理器）。特点是指令种类多、功能强大，单条指令可完成复杂操作（如内存操作+计算），但硬件设计复杂，能耗较高。x86因历史悠久，兼容性强，广泛用于通用计算。

RISC（精简指令集）：以ARM、RISC-V为代表，常见于手机、嵌入式设备。指令简单、统一，执行效率高，硬件设计简洁，功耗低，适合移动设备。ARM因低功耗和高性能，成为智能手机的首选。

龙芯LoongArch：这是极为特殊的指令集，它是我国第一个完全自主的CPU指令集架构，并行于CISC和RISC，它包含了一个基础的精简指令集和多个丰富的扩展指令集，旨在支持广泛的应用场景。

随着计算需求增加，CISC和RISC都会扩展新指令，针对特定任务优化。如x86的AVX、SSE，ARM的NEON等等，都是为加速特定计算（如多媒体、AI）而生的，日常我们说的指令集，其实大多指的就是这些扩展指令集。

那些著名的扩展指令集

以下是相关架构中赫赫有名的指令集/扩展：

MMX（1997）：Intel推出，首款SIMD扩展，优化多媒体处理；

3DNow!（1998）：AMD的SIMD扩展，针对3D图形计算，与MMX竞争；

SSE/SSE2/SSE3/SSSE3/SSE4（1999~2007）：Intel的后续SIMD扩展，逐步增强浮点和整数运算能力，广泛用于游戏、音视频处理；

AVX/AVX2/AVX-512（2011~当前）：Intel的高级矢量扩展，AVX-512是目前最强大的SIMD指令集，应用于AI、加密、科学计算；

FMA（2013）：融合乘加指令，优化高性能计算；

NEON：ARM的SIMD扩展，类似x86的AVX，广泛用于移动设备；

RISC-V Vector Extension：开源RISC-V的矢量扩展，近年因灵活性受到关注。

更精确的命令、更高效的计算执行

CPU指令集是硬件与软件沟通的“语言”，CISC（如x86）功能全面，RISC（如ARM）高效简洁。而扩展指令集其实是为特定任务加速而生的，你可以理解成定向的专属优化计算指令。实际上扩展指令集（如AVX-512、SSE、NEON）对CPU性能提升至关重要，它们针对特定任务（如AI、图像处理、科学计算）优化，通过SIMD（单指令多数据）技术实现并行计算，显著提高吞吐量。例如，AVX-512一次可处理16个浮点数，效率远超基础指令集。扩展指令集在保持兼容性的同时，为高性能场景提供专用加速，广泛应用于游戏、视频编码、机器学习等领域，是现代计算不可或缺的“加速器”。