CPU指令集是CPU可以执行指令的集合，CPU为了适用不同的场景，支持的指令也朝不同的方向发展。由于指令的不同，指令集也逐渐演变为RISC(Reduced Instruction Set Computing)和CISC(Complex Instruction Set Computing)两大类型。不同的指令集又有各自的代表作：ARM、x86等。

　　RISC和CISC是两种不同的设计理念，RISC只支持少量通用的指令，而CISC为了支持复杂的功能定制化复杂的指令，既方便使用又提升了性能。由于CISC设计包括了较多的指令，所以指令长度较长，一般采用非固定长度设计。这样的设计导致流水线周期也较长，进行并行处理时容易因为误判运行时的数据而中断。中断后，流水线需要重头开始执行，导致并发性能低下。RISC与之相反，指令长度较短且长度固定，相应的保障了流水线快速运行。

　　当CPU主频较低时，采用CISC指令集可以利用一些复杂的指令实现更高速的数据处理。Intel公司的x86是CISC的代表，CPU为了满足多媒体处理的需求，推出了MMX SIMD多媒体指令集。1996年的奔腾（Pentium）MMX处理器集成了MMX指令集。MMX的1个64位寄存器可以拆分为2个32位整数或者4个16位整数或者8个8位整数，执行整数SIMD运算，提升2D、3D图像计算的速度。同期的AMD公司推出了3DNoW! 指令集与之竞争。为了使指令集发挥功效，必须在操作系统、驱动或者应用程序层面进行代码调整实现对新特性的支持。

SIMD示意图

　　RISC因为指令集简单、流水线执行更加高效、更多的寄存器可以减少内存访问、以及相对更简单的控制逻辑，使得CPU架构设计可以在功耗和性能上找到更佳的平衡点。手机上的ARM芯片就是采用RISC指令集，当今的芯片制造水平越来越高，ARM架构的性能也可以与x86架构相抗衡。Apple设计的Apple Silicon芯片M1替代了Intel的CPU，M1芯片不仅是CPU还集成了GPU和神经网络引擎等功能。ARM架构不仅在桌面PC上开始取代x86架构，在服务器市场阿里云也推出了ARM CPU的服务器实例。

　　我国自主研发的龙芯3A6000采用了自主知识产权的LoongArch架构，此种架构基于RISC思想进行设计。龙芯最初采用MIPS架构，为了避免授权的限制自主研发架构。当今两大主流的CPU架构都掌握在英美两国手中。x86的专利掌握在Intel手中，不但自己制造芯片还授权给AMD等几家公司进行生产制作。ARM的专利由ARM公司所有，自身不生产芯片只专注于CPU架构的设计，授权给其它厂家生产。

龙芯3A600

　　芯片性能的好坏由指令集、芯片设计能力和芯片制造能力共同决定。随着后两项能力的提升，RISC和CISC架构的CPU在性能上的差距越来越小。RISC和CISC没有绝对的优略，只有谁更适合特定的使用场景。