《自己动手发明编程语言 NextScript》预览版

# 计算机指令基础 （CPU）🖥️
上一节中我们提到：
>在计算器 CPU 中通常有很多寄存器，因为在CPU内部，所以CPU访问这些寄存器要比内存快多了。所以计算机指令或者说CPU指令通常是在操作寄存器。
>
>这里我们需要用到两个指令 mov 和 add :
> - mov 在内存和寄存器之间做数据移动
> - add 加法指令

## 寄存器
在 x86-64 CPU中，通用寄存器有16个：RAX, RBX, RCX, RDX, RSI, RDI, RBP, RSP, R8 到 R15 。

这些64位寄存器，实际上是从 32位寄存器发展而来。比如 RAX的低32位是 EAX 。

32位寄存器又是从16位 或 8位寄存器发展而来，比如 EAX的低16位是 AX ，AX的低8位是 AL ，AX的高8位是AH 。

除了通用寄存器，还有一些特殊的寄存器，比如 RIP 指令指针寄存器，保存当前指令的地址，32位CPU中是EIP 。比如浮点寄存器，控制寄存器等。

寄存器在CPU内部，访问起来非常快，比内存快多了，但是寄存器数量有限，尽可能使用寄存器可以提高程序的运行速度。

## 基础指令
一般格式为  
````
指令名字 ，目标操作数, 源操作数
````
### ADD 加法
ADD destination , source ; 
例子 add edi,esi  将 esi 中的数值加到 edi寄存器上，结果保存在 edi 中。

### SUB 减法
格式：SUB destination, source; 
例子 add edi,esi  将 edi 值减去 esi寄存器上，结果保存在 edi 中。

### IMUL 乘法
格式：IMUL destiontiion, source; 
例子 imul edi,esi 将 edi*esi的结果存回 edi 中。

### DIV 除法
无符号除法，DIV EBX 使用EDX:EAX作为被除数，除以EBX，商存于EAX，余数存于EDX。

### IDIV 除法
有符号除法。其它与DIV相似。

实际上这些指令在 x86的 16/32/64位环境，和不同的字节操作数下使用具体寄存器都有所差异，需要查CPU手册确认。

### 浮点数
以上还只是整数的加减乘除运算，浮点数则需要使用 ADDSS（单精度浮点数加法）或 ADDSD（双精度浮点数）指令。
使用的寄存器也是不同的，通常使用 xmm0、xmm1 等浮点数寄存器来参与运算和保存结果。

为了使用这些浮点数寄存器，引入了 MOVSS、MOVSD等浮点数加载指令。这些指令均属于SSE指令集，相关的还有AVX指令集。

这里回顾一下历史，Intel 在1997年发布了 MMX （MultiMedia eXtension）多媒体指令扩展，1999年发布了SSE(Streaming SIMD Extensions)，2011年发布了AVX(Advanced Vector Extenions)，2013年 AVX2 ，2016年 AVX-512 。

### SIMD

SIMD 也就是 Single Instruction Multiple Data ，允许单条指令同时对多个数据点进行操作，这样可以非常高效的处理数据，对现代大规模数据处理和运算非常重要。

例子，有两个包含4个浮点数的数组 a 和 b，通过SIMD指令 addps 将这两个数组中的对应元素相加，结果保存到新数组 c 中。

需要指出的是SSE、SIMD 等指令是非常依赖具体CPU型号的。这些存在于 x86 的指令，并不兼容ARM平台。

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