計算機組成原理之指令(三)

2021-10-02 01:21:03 字數 1930 閱讀 1445

目錄前言

一、什麼是計算機指令

二、常見的計算機指令

三、指令層面看**的執行過程

怕什麼真理無窮,進一寸有一寸的歡喜。 -- 胡適

在粗略學習完計原硬體相關的知識後,進入到學習計原指令,心底其實還是挺迷惑的,指令這一塊到底有啥好學的呢?具體又要怎麼學呢?學了之後對我未來編碼又有那些幫忙呢?也很清楚抱著好奇心與問題去學習是最好的,但成年人的世界往往是需要抱著任務去學習。

計算機指令就是指揮機器工作的指示和命令,程式就是一系列按一定順序排列的指令,執行程式的過程就是計算機的工作過程。

如下圖為曾經古老的編碼方式,在紙帶上打卡用來表示0或1,然後再交給計算機處理;

為什麼要用如此低效的方式進行編碼呢?

原因其實很簡單,那就是cpu只能識別0,1這樣的機器語言,那怕是今天的計算機也還是如此,只不過是現在我們有了高階語言以及更加好用的整合開發工具而已。

通過高階語言編寫的**是如何轉變成cpu能識別的機器語言呢?

高階語言--經過編譯--> 組合語言 --彙編器--> 機器語言

過程如圖所示:

高階語言為什麼不直接轉化成機器碼呢?

原因其實很簡單,那就是機器碼不夠直觀,而組合語言與機器碼一一對應,其可以說是給程式設計師看的機器語言。如下**,左邊為機器碼,與之一一對應的右邊為彙編碼。

int main()

18: 5d pop rbp

19: c3 ret

常見的指令有如下五類

乙個程式執行的時候,cpu 會根據 pc 暫存器裡的位址,從記憶體裡面把需要執行的指令讀取到指令暫存器裡面執行,然後根據指令長度自增,開始順序讀取下一條指令。可以看到,乙個程式的一條條指令,在記憶體裡面是連續儲存的,也會一條條順序載入。

除了簡單地通過 pc 暫存器自增的方式順序執行外,條件碼暫存器會記錄下當前執行指令的條件判斷狀態,然後通過跳轉指令讀取對應的條件碼,修改 pc 暫存器內的下一條指令的位址,最終實現 if…else 以及 for/while 這樣的程式控制流程。

int main()

else

$ gcc -g -c test.c

$ objdump -d -m intel -s test.o

省略部分**。。。

if (r == 0)

3b: 83 7d fc 00 cmp dword ptr [rbp-0x4],0x0

3f: 75 09 jne 4a

else

**解說:

總結:對於計算機而言程式的指令預設是順序執行的,而對於複雜的 if 或 for/while 這類語句,其實也只是在執行到該類語句處修改了pc暫存器中的下一條指令位址(也就是應用根據當前的執行結果執行了跳轉語句)然後再順序執行指令罷了。

注:極客時間徐文浩老師的深入淺出計算機組成原理

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