什么是指令集架构？

指令集架构（Instruction Set Architecture，缩写为ISA），又称指令集或指令集体系，是计算机体系结构中与程序设计有关的部分，包含了基本数据类型，指令集，寄存器，寻址模式，存储体系，中断，异常处理以及外部I/O。指令集架构包含一系列的opcode即操作码（机器语言），以及由特定处理器执行的基本命令。

通俗点说就是，CPU架构不同，内部逻辑门电路(不知道什么是逻辑门电路？速戳《0和1的艺术，与、或、非基本逻辑门电路》)的设计就不同，指令集架构就是操作特定CPU架构下的内部逻辑门电路的一系列指令。

常见的指令集架构：

复杂指令集运算（Complex Instruction Set Computing，CISC），比如x86架构 精简指令集运算（Reduced Instruction Set Computing，RISC），比如ARM架构

x86架构和ARM架构

x86架构

学计算机组成原理的时候我们都学过，处理器由运算器、控制器、存储器组成。其底层只是一些简单的逻辑门电路。我们先来了解一下intel 8086这款处理器。

Intel 8086处理器是由英特尔公司在1976年年初开始设计，1978年年中发表的Intel第一款16位微处理器。这款处理器所有的内部寄存器、内部及外部数据总线都是16位宽，因此是完全的16位微处理器。20位外部地址总线，因此物理寻址空间为1MB (即2^20 = 1,048,576)。由于8086内部的地址寄存器是16位宽，因而最大线性寻址空间为64KB，什么是线性寻址空间，我们将稍后给出解释。使用超过64KB内存空间时，需要调整段寄存器（segment registers）。直到32位的80386出现之前，8086的这种段寻址相当不便。这种分段寻址模式，也就是我们后面要说的 实模式。

x86架构即属于上面说的复杂指令集，泛指一系列基于Intel 8086且向后兼容的中央处理器指令集架构。指令集架构就相当于建造房屋的图纸，指令集就是机器的语言。8086在三年后为IBM PC所选用，之后x86便成为了个人计算机的标准平台，成为了历来最成功的CPU架构。

后面我们也会看到Intel为了向前兼容所做的努力，可能也正是这种努力才成就了英特尔，通过向前兼容从而节省了庞大的人力和物力。如果不能保障向前兼容，英特尔每发布一款处理器，软件开发人员早晚得累死在电脑前。同时，也正因为向前兼容，阻碍了英特尔现在的发展， 某些方面才会被苹果的M1吊打。

ARM架构

ARM架构，称作高级精简指令集机器（Advanced RISC Machine），属于上面说的精简指令集架构，由安谋控股（ARM Holdings）开发，广泛地使用在许多嵌入式系统设计中。ARM处理器非常适用于移动通信领域，符合其主要设计目标为低成本、高性能、低耗电的特性。ARM处理器被广泛使用在消费性电子产品。

ARM架构版本从ARMv3到ARMv7支持32位空间和32位算数运算，2011年发布的ARMv8-A架构添加了对64位空间和64位算术运算的支持。ARM架构的苹果M1芯片近期更是喧嚣尘上，各种吊打Intel i9。

树莓派是什么？

树莓派就是一款基于ARM架构的单片机电脑，树莓派出生时即被寄予厚望：以低价硬件和自由软件促进学校的基本计算机科学教育。你可以把它看作一块移除了所有外设的主板，区别是树莓派提供了GPIO针脚，可以和各种传感器进行交互，具备操作硬件的能力。

基本硬件和布局

以树莓派4B为例

... 树莓派4b

CPU: 博通 Broadcom BCM2711，ARMv8架构 Cortex-A72内核 1.5GHz 四核心

内存: LPDDR4 1G/2G/4G/8G

GPIO

GPIO（General-purpose input/output）通用型输入输出，通过此接口，树莓派可以和丰富的硬件进行交互。

... GPIO针脚布局

树莓派能做什么

如果树莓派没有GPIO接口，那它就只是一个普通的ARM架构的微型电脑。有了GPIO接口，那么只有你想不到的，没有它做不到的：最基本的作为服务器、制作家庭影院、电视盒子等各种智能设备咱就不说了，接上各种各样的传感器实现自动控制，DIY机器人、无人机、智能小车等等。Golang和树莓派究竟能碰撞出什么火花，敬请持续关注。