指令集是什么？ARM封殺對(duì)華為有什么影響

計(jì)算機(jī)語(yǔ)言經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展分為三個(gè)層次，高級(jí)語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和機(jī)器語(yǔ)言。

1、機(jī)器語(yǔ)言

我們?nèi)祟愒谟?jì)算數(shù)字的時(shí)候習(xí)慣于用10進(jìn)制的表示方法，據(jù)說(shuō)是因?yàn)槿祟愑?0根手指的關(guān)系。但是對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)靠的是高低電平來(lái)表示所有的信息，在這個(gè)前提下要以10進(jìn)制的方式表示信息就比較復(fù)雜，最適合計(jì)算機(jī)的表示方式就是高電平代表1，低電平代表0，所有的信息都是以0和1的組合方式來(lái)表示，不管是簡(jiǎn)單的加法還是微信還是游戲，本質(zhì)上就是0和1組成的指令進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果。因此以0和1組成的指令是計(jì)算機(jī)最底層的語(yǔ)言，事實(shí)上計(jì)算機(jī)也僅能理解這種溝通方式，這種語(yǔ)言叫機(jī)器語(yǔ)言。

2、匯編語(yǔ)言

機(jī)器語(yǔ)言的問題在于人類要傳遞給計(jì)算機(jī)任何信息都必須以0和1的組合序列表達(dá)，不符合人類的溝通習(xí)慣，因此有了助記符的概念并在這個(gè)基礎(chǔ)上產(chǎn)生了匯編語(yǔ)言，通俗來(lái)說(shuō)我們需要將1+2這種信息表達(dá)為計(jì)算機(jī)可接受的0和1的組合，因?yàn)槿祟惛芙邮?+2這種表達(dá)方式，而計(jì)算機(jī)只能接受0和1的表達(dá)方式，匯編語(yǔ)言就是初步解決了人類和計(jì)算機(jī)的溝通難度，提高了溝通效率。

3、指令集的作用

以下以實(shí)際ARMv8指令集舉一個(gè)最簡(jiǎn)單的加法例子來(lái)說(shuō)明指令集的作用。

高級(jí)語(yǔ)言語(yǔ)句：1+2

匯編語(yǔ)言語(yǔ)句：ADD X9（存放1+2的結(jié)果），X10（存放1），X11（存放2）

在編譯成機(jī)器語(yǔ)言時(shí)，需要解決幾個(gè)問題：

（1） 怎么讓計(jì)算機(jī)明白ADD是什么意思

（2） 怎么讓計(jì)算機(jī)以0和1的組合序列表達(dá)1+2這個(gè)計(jì)算指令

先解決第一個(gè)問題，芯片廠商定義一串序列表示加法，根據(jù)ARMv8指令集，1112（十進(jìn)制）代表加法，進(jìn)一步表示為二進(jìn)制為10001011000（二進(jìn)制）。

解決第二個(gè)問題分為兩個(gè)步驟，通俗來(lái)說(shuō)就是單詞和語(yǔ)法，單詞的翻譯結(jié)果為ADD=1112(十進(jìn)制)=10001011000（二進(jìn)制）；X9寄存器=9（十進(jìn)制）=1001（二進(jìn)制）；X10寄存器=10（十進(jìn)制）=1010（二進(jìn)制）；X11寄存器=11（十進(jìn)制）=1011（二進(jìn)制）。之后是語(yǔ)法也就是按照什么順序讓計(jì)算機(jī)讀懂以及每個(gè)二進(jìn)制字段所占的位數(shù)。ARMv8指令集對(duì)于加法的指令格式如下：

這里忽略位移量這個(gè)參數(shù)，按照指令格式將1+2填入此表：

最終根據(jù)ARMv8指令集，1+2的機(jī)器語(yǔ)言指令為10001011000010110000000101001001。

4、ARM封殺對(duì)華為的影響

目前采用發(fā)布于2011年的ARMv8指令集的公司有蘋果公司、高通、華為等，ARM本身是一家設(shè)計(jì)公司不生產(chǎn)芯片，采用不同等級(jí)的授權(quán)方式授權(quán)芯片制造廠根據(jù)其設(shè)計(jì)制造芯片，根據(jù)其授權(quán)生產(chǎn)的芯片就必須采用其指令集。根據(jù)以上例子，ARM架構(gòu)的芯片認(rèn)為操作碼1112代表加法，目前蘋果、高通、華為的芯片都認(rèn)為1112代表加法。封殺華為后，華為采用自己的芯片就有自己的指令集，在新的指令集下，1112未必代表加法并且同樣要表示1+2，指令結(jié)構(gòu)也就是語(yǔ)法也會(huì)不一樣。由于機(jī)器語(yǔ)言是最底層并且計(jì)算機(jī)唯一能讀懂的語(yǔ)言，指令集的改變就涉及所有的上層程序的重寫，重中之重就是操作系統(tǒng)。無(wú)法要求同一個(gè)操作系統(tǒng)適應(yīng)不同的指令集。所以相對(duì)技術(shù)，芯片的市場(chǎng)占有率是指令集能否成為公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)的唯一指標(biāo)，而ARM架構(gòu)的芯片在目前移動(dòng)端的市場(chǎng)占有率接近壟斷。中國(guó)移動(dòng)設(shè)備是一個(gè)巨大的市場(chǎng)，客觀分析，并不是ARM封殺華為后華為就會(huì)倒掉，只要市場(chǎng)足夠大，采用華為芯片和指令集的設(shè)備足夠多，華為芯片就會(huì)打破ARM壟斷的格局成為和ARM并列的芯片設(shè)計(jì)方，甚至如果芯片性能能夠超越ARM架構(gòu)的芯片的情況下，華為芯片將會(huì)在移動(dòng)端市場(chǎng)與蘋果高通平分秋色。一切還是華為技術(shù)是否足夠強(qiáng)大，像其5G技術(shù)一樣位居世界前列并能讓市場(chǎng)接受和歡迎。