CPU是什么?
在程序是怎样跑起来的这本书中我们首先被询问的一个问题是“程序是什么?它是有什么组成的?而CPU又与程序有什么关系呢?”,若我们能知道前两个,其实更容易将你带入讨论“CPU是什么?”这一话题中,你也能更加深入去理。首先这一章节读下来我知道程序的指令和操作是CPU执行的,而CPU是计算机的核心部位,就像我们所说的“大脑”。我知道了CPU是通过汇编语言(汇编语言编写的程序转化成机器语言的过程称为汇编,反之称为反汇编。)来说明运行的,这是因为汇编语言与机器语言基本上是一一对应,高级编程语言与之大不相同,因此被"OUT"。而CPU又有四部分构成——寄存器、控制器、运算器和时钟,但其中最重要的就是寄存器,因为寄存器的作用是用来暂存指令、数据等处理对象,而其它三个只是CPU运行的步骤罢了,寄存器才是目标,因此也可以说在整个程序进行过程中寄存器是被作为对象来描述的。所以我们若想了解CPU必须了解寄存器,在之后的阅读中我明白CPU也就是寄存器的一个大的集合。我想这张图更能体现:
然而这也说明寄存器不止一种(例如eax和ebp),而且不同种类的CPU其内部寄存器的数量、种类以及寄存器存储的数值范围都不同。但可根据功能将其大致分为八种:
在大致了解了CPU后也就能够讨论程序的运行流程了,首先自然是用户发出程序指令,之后就是造作系统将程序复制到内存中,最后就是CPU内的寄存器开始工作了。其中起决定性作用的是程序计数器,因为程序流程有三种——顺序执行、条件分支、循环,而条件分支与循环又包括跳转指令,因此它决定着程序的流程走向。下面这一列子更加通俗易懂:
但我认为标志寄存器是CPU运算时不可或缺的部分,因为CPU在进行运算时会先参考标志寄存器(负责存放溢出和奇偶校验的结果)的数值后进行判断是否执行跳转指令。在1.5节中我们可以知道对于解决跳转指令后无法实现函数的调用我们可以使用call指令和return指令,因为在通过跳转指令给程序计数器设定值后,需要储存地址,处理函数,最终再返回函数调用点。而单纯的跳转必然无法实现,这是我们就可以借助call指令将调用函数后要执行的指令地址存储在名为栈的主内存中,函数处理完毕后,再通过return指令将保存在栈中的地址设定在程序计数器中。通过这两个主要的程序流程就可以使这一程序变得非常流畅。例图可以更加清晰的表明这一事实:
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