Befehlssatz

Befehlssatz (instruction set) bezeichnet die Gesamtheit der Maschinenbefehle, die ein Prozessor direkt ausführen kann. Er umfasst Befehlsarten wie arithmetische und logische Operationen, Speicher- und Registertransferbefehle, Sprung- und Interruptbefehle sowie die zugehörigen Operanden. Neben dem eigentlichen Befehlstext bestimmt der Befehlssatz auch die Adressierungsmodi, die darauf abzielen, wie Daten im Speicher oder in Registern referenziert werden. Zudem umfasst er die Instruction-Encodings, also die bit- oder Wortfolgen, mit denen Befehle codiert werden.

Der Begriff Befehlssatz wird häufig im weiteren Sinn mit der Befehlssatzarchitektur (Instruction Set Architecture, ISA) verwendet. Die ISA definiert die sichtbare Schnittstelle zwischen Software und Hardware: die Befehlsskizze, die Registerdateien, den Addressraum, Ausnahme-/Privilegienmechanismen sowie das Verhalten bei Unterbrechungen. Die tatsächliche Umsetzung dieser Architektur erfolgt in der Mikroarchitektur des Prozessors, die das Timing, die Pipeline, Caches und andere interne Strukturen festlegt. Daher kann derselbe Befehlssatz in verschiedenen Mikroarchitekturen unterschiedlich effizient implementiert sein.

Befehlssätze lassen sich grob in Kategorien einteilen, etwa CISC (komplexe Befehlssätze) versus RISC (reduzierte, orthogonal aufgebaute Befehlssätze) sowie spezialisierte Varianten wie VLIW oder SIMD-Erweiterungen. Wichtige Kriterien sind Befehlslänge, Orthogonalität, Code-Dichte, Pipelinestrukturen, Kompilationsergonomie und Erweiterbarkeit (z. B. Offenes Design wie RISC-V).

Bedeutung für Software und Systeme: Der Befehlssatz beeinflusst Compiler-Design, Optimierungspotenziale, Debugging- und Virtualisierungsmethoden sowie das Ökosystem von Tools und Betriebssystemunterstützung. Bekannte Beispiele sind x86, ARM, MIPS und RISC-V.