微處理器設計/程式碼密度

在早期的計算機中，程式記憶體非常昂貴。程式設計師花費大量時間最小化程式的大小，以使其適應有限的可用記憶體。因此，執行特定任務所需的所有指令的組合大小，即程式碼密度，是任何指令集的重要特徵。^[1][2] 即使在今天，絕大多數執行的指令是否適合於 指令快取 也會有很大區別，指令快取比主記憶體小很多個數量級。

一些作者使用“位元組效率”、“程式碼效率”、“操作長度縮減”等術語來指代與程式碼密度基本相同的概念。^[3]

在 CPU 開發的早期幾十年裡，人們逐漸向指令集中新增越來越多的“強大”指令，從而減少了實現常見任務所需的指令總數，但增加了儲存每個指令所需的平均 位數——在許多情況下，這會提高整體程式碼密度。在開發了片上指令快取之後，RISC 革命是由那些犧牲程式碼密度並消除複雜、"強大"指令以簡化和加速 CPU 實現並提高其他 CPU 效能指標的人領導的。最近，一些人一直在嘗試使用最小指令集計算機 (MISC)，使每個指令的位數更短，以嘗試提高程式碼密度。

對於具有可變長度指令的處理器，如果常用指令很短，即使這迫使其他（很少使用）指令變長，也會有助於程式碼密度。

對於具有固定寬度指令的處理器，選擇 16 位寬指令似乎比 8 位或 32 位寬指令提供略微更好的程式碼密度。^[4]

人們普遍認為，32 位微控制器的程式碼大小（程式碼密度較差）遠遠大於 8 位微控制器。然而，在許多情況下，主要使用 16 位寬指令的 32 位微控制器的程式碼大小（程式碼密度更好）比主要使用 14 位寬指令的 8 位微控制器或主要使用 16 位寬指令的 16 位微控制器的程式碼大小更小。^[5][6]

隨著典型 RAM 大小的增加，以及在開發了足夠大的單獨指令快取以容納內部迴圈和常用子例程之後（因此程式碼密度對 CPU 效能指標 的影響很小），^[2] 以及在發明了巢狀子例程、執行緒程式碼和其他與指令集無關的可執行壓縮技術之後，^[7] 程式碼密度已成為 指令集架構 中不太重要的部分。

許多指令集專門設計為具有高程式碼密度。^{[8][9][10][11][12][13][14][15]}