cpu架构和指令集如何影响CPU？

以一个国家的交通系统为例。一个国家完整的交通运输体系包括陆、海、空三个部分，每个部分又可以细分为许多单元，如陆上长途和短途客运单元、一般货运单元、危险品货运单元等等。海空都差不多，也有很多单位，功能不一样。同时，为了这个运输系统的正常运输，也需要协调功能，所以运输单位之间会有一个调度室来相互协调，在本单位内部进行调度，还有临时或长期的仓储仓库，供货物转运和大家使用统一的标准时间。

就像这个运输系统一样，CPU也是由各种功能不同的计算单元(就像运输系统中各种性质不同的运输单元)、内部寄存器(货物转运仓库)、逻辑控制器(不同部门的调度室)、时钟(使用统一的参考时间使大家一致行动)等不同部件组成。

本来在古代，人们可以随意建立国家交通系统，但是随着时代的发展，交流的频繁，出现了一些问题。比如美国运输系统中波音的超大型飞机要求的跑道有4公里长，而法国运输系统中空客要求的跑道没有那么长，但是宽度比波音宽，而且他们的维修保障系统也不一样。这样，问题就出现了。波音和空客的标准不一样。购买了波音飞机的国家应该按照波音标准建立自己的运输系统，反之亦然。陆地上的车也有不同的标准，比如有的左右，有的相反。有些列车使用宽轨轨道，有些使用窄轨轨道。端口也有不同的标准等等。

这时候美国等第一个国家制定了一套标准，规定飞机跑道多少米，高速公路靠右，火车轨道宽，港口深度50米。同时，美国已经为他的标准的一些关键部分注册了专利。如果你想按照他的标准建立自己的国家交通系统，你很可能会遇到他的关键岗位专利。有人可能会说，妈的，我采用的标准都是他的两倍大。我要建5公里长的跑道，挖100米深的港口，什么都不兼容。对不起，你还是和别人合不来。别人的飞机虽然可以降落，但是他的专利限制了关键部位:要想和他的门对接，必须是1米，2米高，安装多厚的接触膜。如果你的标准和他不一样，他的飞机拒绝降落。如果你的标准和他一样，请交费。

CPU也遇到了同样的情况，领先一步的公司不断制定标准，申请专利。这个时候，如果你想追上去，你会怎么做？你可能会说，我根本不在乎他们，我能自己定标准吗？那也行，但是结果就是人家不在乎你，不在乎他们所有的飞机，轮船，火车等等。都不在你的路上(他们的软件不能在你的CPU上运行)，所以你的交通系统只能孤芳自赏，有多强大多万能只能算是少数。如果你想让他们的飞机、轮船在你的交通系统中运行，必然会遇到那些专利关键点，你可以交钱。当然，如果有一天你被开发出来了，你也可以在关键点上申请专利来限制别人。但是在你强大之前，你要走别人的路。你应该和别人兼容，而不是让别人和你兼容。

回到CPU，MIPS架构其实就像这个交通系统的技术规范，就像国家交通系统一样。它规定了一些通用标准，以及每个运输单元应该具备的功能。同时也制定了一套指令，比如打电话100告诉对方我的货在哪里，运到哪里。这个号码是与陆地相对应的长途货运系统。这个时候国家运输系统会从陆路运输你的货物。这是一个指令，还有很多其他的，比如打电话101，火车会运，飞机102，轮船103等等。这些指令的集合就是一套完整的“指令集”。全国交通系统要按照这些指令完成货物的运输，使整个系统运转起来。这时候肯定有人说了，“既然指令集这么重要，不能用别人的，自己定制一个。“这样可以吗？好吧！你不是要打100吗？我改打200，你说我要英文发货，我就改成中文，没问题。问题是你的交通系统只能在你自己家里使用。如果你拿你的交通系统在国外，人家不懂中文，习惯打100而不是200。你的CPU不就是给自己用的吗，不打算买国外的？以前龙芯没有MIPS授权的时候，是做什么的？他只能这么做:你打100，我给你转200号，你的英文说明书在200号上翻译，绕过了MIPS的100号专利点。这样的后果就是，人家说你还打100号，人家就满腹疑惑，觉得自己像个贼。现在有了MIPS的授权，我再也不用走那些弯路了，直接在100上取你的指令，可以加快很多。

我们再明确一点:龙芯从来没有说过自己采用了自己开发的“指令集”。那些说龙芯骗你的人，你要记住，龙芯从来没有在“指令集”上骗过你，一直说是“MIPS”兼容指令集。其实任何人都可以做一套“指令集”，真正实现这些指令的是CPU的核心。例如，您可以向CPU发出一条指令，返回5加5的和。CPU的运算器可以用1加10次返回结果，也可以用1加5次再乘2返回结果。如何实现这个指令是CPU的技能，而实现这个指令的具体步骤和计算方法不是由指令集或者CPU架构决定的，那也不是指令集能卖给你的东西。所以CPU自主研发的真正意义在于如何实现这些“指令”。从实现这些“指令”的效率来说，反映了一个CPU的运算速度，如何实现这些指令，如何让这些CPU中的所有运算单元协调快速的运行。这就是CPU的价值所在。所以，同样的“指令集”，同样的CPU架构的CPU，却能有截然不同的计算性能，就是这个道理。说白了:真正决定CPU性能的不是指令集，就像决定你货物运输速度的不是指令本身，而是这个国家具体货运单位的具体运输能力和采用的运输路线方案。就像你下一个订单是用飞机运输100吨，但是这个飞机一次只能运输你5吨的货物，而且要转机到多个机场才能到达目的地。这时候还不如一架飞机一次运送100吨，从一点直接到达另一点快。这个国家交通系统的“自主知识产权”体现在:你自主设计了交通系统的交通线路，自主开发了内部交通工具等等。