微处理器设计/代码密度

在早期的计算机中，程序内存非常昂贵。程序员花费大量时间最小化程序的大小，以使其适应有限的可用内存。因此，执行特定任务所需的所有指令的组合大小，即代码密度，是任何指令集的重要特征。^[1][2] 即使在今天，绝大多数执行的指令是否适合于 指令缓存 也会有很大区别，指令缓存比主内存小很多个数量级。

一些作者使用“字节效率”、“代码效率”、“操作长度缩减”等术语来指代与代码密度基本相同的概念。^[3]

在 CPU 开发的早期几十年里，人们逐渐向指令集中添加越来越多的“强大”指令，从而减少了实现常见任务所需的指令总数，但增加了存储每个指令所需的平均 位数——在许多情况下，这会提高整体代码密度。在开发了片上指令缓存之后，RISC 革命是由那些牺牲代码密度并消除复杂、"强大"指令以简化和加速 CPU 实现并提高其他 CPU 性能指标的人领导的。最近，一些人一直在尝试使用最小指令集计算机 (MISC)，使每个指令的位数更短，以尝试提高代码密度。

对于具有可变长度指令的处理器，如果常用指令很短，即使这迫使其他（很少使用）指令变长，也会有助于代码密度。

对于具有固定宽度指令的处理器，选择 16 位宽指令似乎比 8 位或 32 位宽指令提供略微更好的代码密度。^[4]

人们普遍认为，32 位微控制器的代码大小（代码密度较差）远远大于 8 位微控制器。然而，在许多情况下，主要使用 16 位宽指令的 32 位微控制器的代码大小（代码密度更好）比主要使用 14 位宽指令的 8 位微控制器或主要使用 16 位宽指令的 16 位微控制器的代码大小更小。^[5][6]

随着典型 RAM 大小的增加，以及在开发了足够大的单独指令缓存以容纳内部循环和常用子例程之后（因此代码密度对 CPU 性能指标 的影响很小），^[2] 以及在发明了嵌套子例程、线程代码和其他与指令集无关的可执行压缩技术之后，^[7] 代码密度已成为 指令集架构 中不太重要的部分。

许多指令集专门设计为具有高代码密度。^{[8][9][10][11][12][13][14][15]}