程式計數器(PC ) 詳解

2021-10-04 19:20:21 字數 1695 閱讀 9696

馮 ·諾伊曼計算機體系結構的主要內容之一就是「程式預儲存,計算機自動執行」!處理器要執行的程式(指令序列)都是以二進位制**序列方式預儲存在計算機的儲存器中,處理器將這些**逐條地取到處理器中再解碼、執行,以完成整個程式的執行。為了保證程式能夠連續地執行下去,cpu必須具有某些手段來確定下一條取指指令的位址。程式計數器(pc )正是起到這種作用,所以通常又稱之為『指令計數器』cpu總是按照pc的指向對指令序列進行取指、解碼和執行,也就是說,最終是pc 決定了程式執行流向。故而,程式計數器(pc )屬於特別功能暫存器範疇,不能自由地用於儲存其他運算資料。

在程式開始執行前,將程式指令序列的起始位址,即程式的第一條指令所在的記憶體單元位址送入pc,cpu  按照 pc的指示從記憶體讀取第一條指令(取指)。當執行指令時,cpu自動地修改pc  的內容,即每執行一條指令pc增加乙個量,這個量等於指令所含的位元組數(指令位元組數),使 pc總是指向下一條將要取指的指令位址。由於大多數指令都是按順序來執行的,所以修改pc 的過程通常只是簡單的對pc 加「指令位元組數」。

當程式轉移時,轉移指令執行的最終結果就是要改變pc的值,此pc值就是轉去的目 標位址。處理器總是按照pc 指向取指、解碼、執行,以此實現了程式轉移。 

arm 處理器中使用r15 作為pc,它總是指向取指單元,並且arm 處理器中只有乙個pc 暫存器,被各模式共用。r15 有32 位寬度(下述標記為r15[31:0],表示r15 的『第31位』到『第0位'),arm 處理器可以直接定址4gb的位址空間(2^32 = 4g )。

(解釋什麼是字對齊什麼是半字對齊)儲存器是計算機中用於記憶資料資訊的電子裝置,它通過記憶「高/低」電平記憶「1/0」能記憶 1 位「1/0」資料的電子單元,稱之為儲存元,計算機中的儲存器通常將每8 個這樣的儲存元組成乙個單元,稱之為位元組,位元組是處理器訪問儲存器的最小單位。arm 處理器對儲存器空間的訪問解析度以位元組為最小單位;arm 處理器還支援 16bit 資料(2 位元組)的儲存器訪問和 32bit資料(4 子節)的儲存器訪問。在arm 中將32 位的資料稱之為『字』,將 16 位的資料稱之為『半字』。

arm 處理器在對於「字」/ 「半字」資料進行訪問時,對資料的儲存格式是有要求的。要求被訪問的「半字」必須存放在儲存器緊鄰的兩個位元組單元,並且首位元組位址必須能被2整除,這樣儲存的 16bit 資料稱為 『半字對齊』儲存資料,16bit 資料這樣的儲存方式稱為 『半字對齊』儲存。類似的,arm 處理器在進「字」資料訪問時,要求被訪問的「字」必須 存放在儲存器緊鄰的4 個位元組單元,並且首位元組位址必須能被4 整除,這樣儲存的32bit 數 據稱為『字對齊』儲存資料,32bit 資料這樣的儲存方式稱為『字對齊』儲存。 

能被2 整除資料的二進位制表示,其最低位一定是『0』;能被4 整除資料的二進位制表示,

其最低兩位一定是『00』。arm 體系要求32 位長的arm 指令在儲存器中必須字對齊儲存,

16 位長的 thumb 指令必須半字對齊儲存。因此,在arm 狀態下,r15  的值總是能被4 整

除,也就是r15 暫存器的最低2 位總是 0;thumb 狀態下,r15 的值總是能被2 整除,也就是r15 暫存器的最低位總是0。

程式計數器 PC

馮 諾伊曼計算機體系結構的主要內容之一就是 程式預儲存,計算機自動執行 處理器要執行的程式 指令序列 都是以二進位制 序列方式預儲存在計算機的儲存器中,處理器將這些 逐條地取到處理器中再解碼 執行,以完成整個程式的執行。為了保證程式能夠連續地執行下去,cpu必須具有某些手段來確定下一條取指指令的位址...

程式計數器

馮 諾伊曼計算機體系結構的主要內容之一就是 程式預儲存,計算機自動執行 處理器要執行的程式 指令序列 都是以二進位制 序列方式預儲存在計算機的儲存器中,處理器將這些 逐條地取到處理器中再解碼 執行,以完成整個程式的執行。為了保證程式能夠連續地執行下去,cpu必須具有某些手段來確定下一條取指指令的位址...

程式計數器

程式計數器是用於存放下一條指令所在單元的位址的地方。微控制器及組合語言中常稱作pc program counter 為了保證程式 在作業系統中理解為程序 能夠連續地執行下去,cpu必須具有某些手段來確定下一條指令的位址。而程式計數器正是起到這種作用,所以通常又稱為指令計數器。在程式開始執行前,必須將...