對程式設計師來說CPU是什麼

2022-06-28 11:30:13 字數 1551 閱讀 6199

問題

程式是什麼?

指示計算機每一步動作的一組指令。

程式是由什麼組成的?

指令和資料。

什麼是機器語言?

cpu可以直接識別並使用的語言。

正在執行的程式儲存在什麼位置?

記憶體,硬碟和磁碟等媒介上儲存的程式被複製到記憶體後才能執行。

什麼是記憶體位址?

用來表示指令和資料儲存位置的數值。

計算機的構成元件中,負責程式的解釋和執行的是哪個?

cpucpu的組成

記憶體指的是計算機的主儲存器main memory,簡稱主存。主存通過控制晶元等與cpu相連,主要負責儲存指令和資料。但主存中儲存的指令和資料會隨著計算機的關機而自動清除。

組合語言assembly按採用助記符memonic來編寫程式,組合語言和機器語言基本上是一一對應的。通常我們將組合語言轉換為機器語言的過程稱為彙編,反過來稱為反彙編。

在程式設計師看來,cpu是暫存器的集合體

種類功能

累加暫存器(accumulator register)

儲存執行運算的資料和運算後的資料

標誌暫存器(flagregister)

儲存運算處理後的cpu的狀態

程式計數器(program counter)

基址暫存器(baseregister)

儲存資料記憶體的起始位址

變址暫存器(indexregister)

儲存基址暫存器的相對位址

通用暫存器(general purpose register)

儲存任意資料

指令暫存器(instructionregister)

儲存指令。cpu內部使用,程式設計師無法通過程式對該暫存器進行讀寫操作

棧暫存器(stackregister)

儲存棧區域的起始位址

其中,程式計數器、累加暫存器、標誌暫存器、指令暫存器和棧暫存器都只有乙個,其他的暫存器一般有多個。

條件分支和迴圈機制

條件分支和迴圈中使用的跳轉指令,會參照當前執行的運算結果來判斷是否跳轉。

而cpu在進行運算時,標誌暫存器的數值會根據運算結果自動設定。

函式的呼叫機制

函式呼叫使用的是call指令,call指令會把呼叫函式後要執行的指令位址儲存在名為棧的主存內;函式處理完畢後,再通過函式的出口來執行return指令,return命令的功能是把儲存在棧中的位址設定到程式計數器中。

通過位址和索引實現陣列

通過基址暫存器和變址暫存器,可以對主記憶體上特定的記憶體區域進行劃分,從而實現類似於陣列的操作。

cpu會把基址暫存器+變址暫存器的值解釋為實際檢視的記憶體位址。變址暫存器的值就相當於高階程式語言程式中陣列的索引功能。

機器語言指令的主要型別和功能

型別功能

資料轉送指令

暫存器和記憶體、記憶體和記憶體、暫存器和外圍裝置之間的資料讀寫操作

運算指令

用累加暫存器執行算術運算、邏輯運算、比較運算和移位運算

跳轉指令

實現條件分支、迴圈、強制跳轉等

call/return指令

函式的呼叫/返**用前的位址

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