笔记|组成原理：原理篇（计算机指令与指令跳转）

// test.c#include <time.h>#include <stdlib.h>int main(){  srand(time(NULL));  int r = rand() % 2;  int a = 10;  if (r == 0)  {    a = 1;  }else {    a = 2;  }

CPU是如何执行指令的

数据传输类指令

逻辑类指令

CPU

算术类指令

机器码

不同原理>数字电路组成的逻辑门

机器码如何生成的

从if…else看程序的执行和跳转

触发器

用标记位，存放CPU进行算术/逻辑计算的结果

锁存器

指令寄存器

在软硬件接口中，CPU帮我们做了什么事

无条件跳转指令

存放下一条需要执行的计算机指令的内存地址

要让这段程序在一个 Linux 操作系统上跑起来，我们需要把整个程序翻译成一个汇编语言（ASM，Assembly Language）的程序，这个过程我们一般叫编译（Compile）成汇编代码。针对汇编代码，我们可以再用汇编器（Assembler）翻译成机器码（Machine Code）。这些机器码由“0”和“1”组成的机器语言表示。这一条条机器码，就是一条条的计算机指令。这样一串串的 16 进制数字，就是我们 CPU 能够真正认识的计算机指令。

// test.cint main(){int a = 1;   int b = 2;  a = a + b;}

通过if…else和goto来实现循环

总结

顺序加载

26位指令格式（三种）

PC寄存器（地址）

跳转加载

跳转指令

逻辑上)，CPU由一堆寄存器组成

条件分之类指令

$ gcc -g -c test.c$ objdump -d -M intel -S test.o

6位操作码

指令长度自增

内存（J类指令）

int main(){ int a = 0; for (int i = 0; i < 3; i++) { a += i;   }}

连续保存；跳转加载！

06指令跳转

条件码寄存器

想要在硬件层面实现这个 goto 语句，除了本身需要用来保存下一条指令地址，以及当前正要执行指令的 PC 寄存器、指令寄存器外，我们只需要再增加一个条件码寄存器，来保留条件判断的状态。这样简简单单的三个寄存器，就可以实现条件判断和循环重复执行代码的功能。

05计算机指令

存放当前正在执行的指令

汇编器：汇编代码→机器码

PC寄存器(指令地址寄存器)

R指令

一个地址值/一个常数

逻辑位移（位移操作的位移量）功能码（前面的操作码不够时，扩展操作玛表示对应的具体指令）

寄存器：CPU内部，由多个触发器(Flip-Flop)或者锁存器(Latches)组成的简单电路

高级语言

算术和逻辑操作

软件：CPU是一个执行各种计算机指令的逻辑机器，这里的计算机指令为机器语言

J指令

数据传输、条件分支、运算时使用的并非变量还是常数

I指令

硬件：CPU是一个超大规模集成电路，通过电路实现了加法、乘法乃至各种各样的处理逻辑

原理篇：指令和运算

连续保存；顺序加载

$ gcc -g -c test.c$ objdump -d -M intel -S test.o

没有位移量/操作码

内存（指令）

汇编代码

不同的CPU能够听懂的语言不太一样。比如，我们的个人电脑用的是Inter的CPU，苹果手机用的是arm的CPU。二者能听懂的语言就不一样，类似两种CPU支持的语言→两组不同的计算机指令集

地址值修改

（高6位之外的26位都是一个跳转后的地址）

读取/写入数据的寄存器地址

寄存器：简单电路

解析指令和机器码

从编译到汇编，代码怎么变成机器码

MIPS指令集：MIPS指令