《深入浅出计算机组成原理》原理篇（一）笔记

计算机指令：纸带编程

　　开篇：

　　CPU：计算机的大脑，Central Processing Unit，中央处理器。硬件角度来看，是一个超大规模的集成电路。软件角度来说，一个执行各种计算和指令（Instruction Code）的逻辑机器。

　　计算机指令：一种CPU能够识别的语言，也称：机器语言。

　　不同的CPU能够识别的语言各不相同，所以就形成了计算机指令集（Instruction Set）。

　　一个计算机程序是由成千上万条指令组成的，但CPU无法一直存放指令，所以计算机程序平时是存储在存储器中的，这种指令存储在存储器中的计算机，我们叫做“存储程序型计算机（Stored-Program Computer）”。

　　也有非“存储程序型计算机”，例如：Plugboard Computer（插线板计算机），用不同的电线来连接不同的插口和插座，从而来完成各种计算任务。

　　

　　从编译到汇编，代码变机器码？

　　将程序翻译成一个汇编语言（ASM，Assembly Language）的程序，这个过程叫做编译（Compiler）。

　　针对汇编语言，通过汇编器（Assembler）翻译成机器码（Machine Code），机器码是由0和1组成的机器语言，也就是一条条的计算和指令（一串串16进制数字，CPU可识别）。

　

　　从高级语言到汇编代码，再到机器码，就是一个日常开发程序，最终变成了 CPU 可以执行的计算机指令的过程。　　

　　解析指令和机器码

　　常见的五种指令：

　　1、算术类指令：加减乘除，在 CPU 层面，都会变成一条条算术类指令。

　　2、数据传输类指令：给变量赋值、在内存里读写数据，用的都是数据传输类指令。

　　3、逻辑类指令：逻辑上的与或非，都是这一类指令。

　　4、条件分支类指令：日常我们写的“if/else”，其实都是条件分支类指令。

　　5、无条件跳转指令：写一些大一点的程序，我们常常需要写一些函数或者方法。在调用函数的时候，其实就是发起了一个无条件跳转指令。

　

　　上面提到不同的 CPU 有不同的指令集，也就对应着不同的汇编语言和不同的机器码。通过MIPS指令集看看机器码是如何生成的？

　　MIPS 是一组由 MIPS 技术公司在 80 年代中期设计出来的 CPU 指令集。

　　MIPS 的指令是一个 32 位的整数，高 6 位叫操作码（Opcode），也就是代表这条指令具体是一条什么样的指令，剩下的 26 位有三种格式，分别是 R、I 和 J。

　　R 指令是一般用来做算术和逻辑操作，里面有读取和写入数据的寄存器的地址。如果是逻辑位移操作，后面还有位移操作的位移量，而最后的功能码，则是在前面的操作码不够的时候，扩展操作码表示对应的具体指令的。

　　I 指令，则通常是用在数据传输、条件分支，以及在运算的时候使用的并非变量还是常数的时候。这个时候，没有了位移量和操作码，也没有了第三个寄存器，而是把这三部分直接合并成了一个地址值或者一个常数。

　　J 指令就是一个跳转指令，高 6 位之外的 26 位都是一个跳转后的地址。

　　嗯，本章就这么多了。。。。