理論上說應用程序里的指令可以分成(計算機中應用程序指令可以分為哪幾類)

應用程序的指令可以分為中央處理器即CPU的指令集以及用于向操作系統請求特定的服務這兩類;中央處理器操作指令的處理流程大概分為取指、譯碼、執行、訪存、寫回和更新PC。

理論上說,應用程序里的指令可以分成中央處理器(CPU)的指令集以及用于向操作系統請求特定的服務這兩類。

中央處理器(CPU,Central Processing Unit)是一塊超大規模的集成電路,是一臺計算機的運算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。它的功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。

中央處理器主要包括運算器(算術邏輯運算單元,ALU,Arithmetic Logic Unit)和高速緩沖存儲器(Cache)及實現它們之間聯系的數據(Data)、控制及狀態的總線(Bus)。它與內部存儲器(Memory)和輸入/輸出(I/O)設備合稱為電子計算機三大核心部件。

CPU操作指令的處理流程大概分為:取指、譯碼、執行、訪存、寫回等幾步。每條指令需要1~6個字節不等,這取決于需要哪些字段。每條指令的第一個字節表明指令的類型:高4位是代碼部分(例:6為整數類操作指令),低4位是功能部分(例:1為整數類中的減法指令) 61合起來即為sub指令。

處理指令流程

指令集的一個重要性質就是字節編碼必須有唯一的解釋。任意一個字節序列要么是一個唯一的指令序列的編碼,要么就不是一個合法的字節序列。因為每條指令的第一個字節有唯一的代碼和功能組合,給定這個字節,我們就可以決定所有其他附加字節的長度和含義。

每條指令需要1~6個字節不等,這取決于需要哪些字段。每條指令的第一個字節表明指令的類型:高4位是代碼部分(例:6為整數類操作指令),低4位是功能部分(例:1為整數類中的減法指令) 61合起來即為sub指令。

下面是處理每條指令的流程圖:

取指(fetch)

取值階段從存儲器讀取指令字節,放到指令存儲器(CPU中)中,地址為程序計數器(PC)的值。它按順序的方式計算當前指令的下一條指令的地址(即PC的值加上已取出指令的長度)。

譯碼(decode)

ALU從寄存器文件(通用寄存器的集合)讀入最多兩個操作數。(即一次最多讀取兩個寄存器中的內容)

執行(execute)

在執行階段會根據指令的類型,將算數/邏輯單元(ALU)用于不同的目的。對其他指令,它會作為一個加法器來計算增加或減少棧指針,或者計算有效地址,或者只是簡單地加0,將一個輸入傳遞到輸出。

條件碼寄存器(CC)有三個條件位。ALU負責計算條件碼新值。當執行一條跳轉指令時,會根據條件碼和跳轉類型來計算分支信號cnd。

訪存(memory)

訪存階段,數據存儲器(CPU中)讀出或寫入一個存儲器字。指令和數據存儲器訪問的是相同的存儲器位置,但是用于不同的目的。

寫回(write back)

寫回階段最多可以寫兩個結果到寄存器文件。寄存器文件有兩個寫端口。端口E用來寫ALU計算出來的值,而端口M用來寫從數據存儲器中讀出的值。

更新PC(PC update)

根據指令代碼和分支標志,從前幾步得出的信號值中,選出下一個PC的值。

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