《程序是怎样跑起来的》读书笔记——第一章对程序员来说CPU是什么

1 程序的运行流程
2 CPU的组成
3 寄存器的主要种类和功能
“程序计数器”--决定程序流程的
4 条件分支和循环机制
- 4.1 顺序执行
- 4.2 选择分支
5 函数的调用机制
6 通过地址和索引实现数组
7 CPU 的处理其实很简单
- 机器语言指令的主要类型和功能

1 程序的运行流程

2 CPU的组成

3 寄存器的主要种类和功能

程序员眼中的 CPU(CPU 是寄存的集合体)

“程序计数器”–决定程序流程的

程序计数器决定着程序的流程。

用户发出启动程序的指示后，Windows 等操作系统 A 会把硬盘中保存的程序复制到内存中。示例中的程序实现的是将 123 和 456 两个数值相加，并将结果输出到显示器上。

4 条件分支和循环机制

顺序执行是指按照地址内容的顺序执行指令。
条件分支是指根据条件执行任意地址的指令。
循环是指重复执行同一地址的指令。

4.1 顺序执行

顺序执行的情况比较简单，每执行一个指令程序计数器的值就自动加 1。但若程序中存在条件分支和循环，机器语言的指令就可以将程序计数器的值设定为任意地址(不是 +1)。

4.2 选择分支

标志寄存器无论当前累加寄存器的运算结果是负数、零还是正数，标志寄存器都会将其保存(也负责存放溢出 A 和奇偶校验 B 的结果 )。CPU 在进行运算时，标志寄存器的数值会根据运算结果自动设定。

_PS：CPU 执行比较的机制很有意思，因此请大家务必牢记。例如，假设要比较累加寄存器中存储的 XXX 值和通用寄存器中存储的 YYY 值，执行比较的指令后，CPU 的运算装置就会在内部(暗中)进行 XXX-YYY 的减法运算。而无论减法运算的结果是正数、零还是负数，都会保存到标志寄存器中。结果为正表示 XXX 比 YYY 大，零表示 XXX 和 YYY 相等，负表示 XXX 比 YYY 小。程序中的比较指令，就是在 CPU 内部做减法运算。怎么样，是不是挺有意思的?_

5 函数的调用机制

和条件分支、循环的机制有所不同，因为单纯的跳转指令无法实现函数的调用。函数的调用需要在完成函数内部的处理后，处理流程再返回到函数调用点(函数调用指令的下一个地址)。

如图是给变量 a 和 b 分别代入 123 和 456 后，将其赋值给参数 (parameter)来调用 MyFunc 函数的 C 语言程序。

6 通过地址和索引实现数组

基址寄存器和变址寄存器 。通过这两个寄存器，我们可以对主内存上特定的内存区域进行划分，从而实现类似于数组的操作。

查看 10000000 地址~1000FFFF 地址时，如图所示，可以将 10000000 存入基址寄存器，并使变址寄存器的值在00000000~0000FFFF 变化。CPU 则会把基址寄存器+变址寄存器的值解释为实际查看的内存地址。变址寄存器的值就相当于高级编程语言程序中数组的索引功能。