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CPU如何处理程序 指令

发布时间:2012-12-02 15:47|来源:万胜PLC解密网|点击:

CPU另称为“中央处理器”,CPU具有可编程的特征,通常我们所说的计算机编程就是指对“CPU”编程,无论是编程好,还是解密好,了解CPU是什么?CPU结构怎么样?CPU附有何种功能显得很重要。

CPU

CPU英文名称Central Processing Unit,即中央处理器的意思,CPU是一台计算机的运算与控制核心,CPU、内部存储器、以及输入/输出设备是电子计算机三大核心部件。漆功能在于解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

可以看出CPU主要功能在于解释计算机指令以及处理计算机软件数据。就好比相加,CPU根据相加法则得出结果,这就是得到相加的命令,并处理软件的数据。

CPU的结构

CPU由运算器、控制器、寄存器以及实现它们之间联系的数据、控制、状态的总线组成。基本上所有的CPU运行原理可以分为4个阶段:提取(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(writeback),CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令,放入指令寄存器中,并对指令译码,并执行指令。就好像司令对某士兵下命令,士兵必须理解这个命令,然后执行它。

计算机是靠执行程序来运行的,程序是指令构成的序列,执行程序是指按照指令的序列逐条执行指令。一旦把程序装入主存储器,就可以由CPU自动从主存储器中取得指令并执行指令。

CPU具有以下4个方面的基础功能

1、指令顺序控制

程序中的指令都是有严格的顺序的,CPU作为执行者,必须严格按照程序中的指令顺序执行,只有这样,才能保证计算机工作的正确性。

2、操作控制

一条指令功能是由计算机中的部件执行一序列操作来实现的,CPU要根据指令的功能,产生相应操作的控制信号,信号通过输出设备到达部件,从而控制这些部件按照指令功能进行动作。

3、时间控制

时间控制就是要对各个操作做定时,如果没有时间控制,操作指令将会永久执行下去,所以我们不但要那个动作,还要对那个动作做限制,只有这样计算机才能有条不紊的工作。

4、数据加工

数据加工就是指对数据进行算术运算和逻辑运算,或进行其它信息处理。

CPU从存储器或者高速缓冲存储器中取出指令,放在指令寄存器中,并对指令译码,CPU把指令分解为一系列微操作,然后发出各种命令,执行微操作系列,从而完成一条指令的完成。也就是说,CPU将指令从存储器中提出出来到指令寄存器,将指令译码后,分解指令成一系列微操作,然后执行一系列微操作动作来完成对这个指令全操作。

指令是计算机规定执行操作的类型和操作数的基本命令。指令是由一个字节或者多个字节组成,其中包括操作段字码、一个或多个有关操作数地址的字段以及一些表达机器状态的字段以及特征码,有些指令也直接包含操作数本身。

提取指令

CPU运作的第一个阶段就是从存储器或者高速缓冲存储器中检索指令(为一个数值或者一系列数值)。由程序计数器(Program Counter)指定存储器的位置。(程序计数器保存供提取CPU提取程序的指令位置数值,也就是说,程序计数器保存着指令提取踪迹。)

精确的提取到指令后,程序计数器会根据指令长短增加存储器的单元,然后送入CPU。指令的提取必须常常从相对较慢的存储器中寻找,这将导致CPU等候指令的送入,这也成为程序指令处理效率慢的原因。

指令解码

CPU根据存储器提取到的指令来决定其行为,在解码阶段,指令被拆为有意义的片段。根据CPU的指令集架构(ISA)定义将数值解译为指令。一部分数值指令为运算码(Opcode),其指示要进行哪些运算,其它的数值通常供给指令必要的信息,在众多抽象且复杂的CPU和指令集构架中,一个微程序时常帮助转化指令为各种形态的讯号。这些微程序在已成型的CPU中往往能够重写,方便变更解码指令。

结果写回

以一定的格式将执行阶段的结果写回,运算结果经常被写入PLC内部的暂存器,以供随后指令的快速存取。

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