文章目錄

• 一：CPU的內部結構解析
• • （1）CPU的作用
  • （2）CPU的構成
  • （3）簡單了解內存
  • （4）程序運行的簡單描述
• 二：CPU是寄存器的集合體
• • （1）CPU是寄存器的集合體
  • （2）寄存器的分類
  • （3）程序員眼中的CPU

CPU是英文Central Processing Unit（中央處理器）的縮寫，也就是計算機的大腦，其內部由數以萬計的晶體管構成。這些都是大家耳熟能詳的，除此之外，程序員還需要理解CPU如何運行，特別是要弄清楚負責保存指令和數據的寄存器的機制。了解了寄存器，也就自然而然理解了程序運行機制。

一：CPU的內部結構解析

（1）CPU的作用

下面這一張圖是程序運行的流程，假設你用C語言編寫了一段程序

其中CPU所負責的就是解釋和運行最終轉換為機器語言的程序內容
CPU和內存是由許多晶體管組成的電子部件，通常稱為IC（Integrated Circuit集成電路）

（2）CPU的構成

CPU的四個構成部分如下

他們各自功能如下

（3）簡單了解內存

我們說的內存通常指的是計算機的主存儲器，也稱為主存。它通過控制芯片等與CPU相連，主要負責存儲指令和數據，主存由可讀寫的元素構成，每個字節（1個字節等于8個二進制位）都帶有一個地址編號，CPU可以通過改地址讀取內存中的指令和數據，當然也可以寫入數據。內存具有斷電易失性

（4）程序運行的簡單描述

啟動程序后，根據時鐘信號，控制器從內存中讀取指令和數據，通過對這些指令加以解釋和運行，運算器對數據進行運算，控制器根據運算結果控制計算機

二：CPU是寄存器的集合體

首先明確一點，CPU的四個部分中，我們只需重點關注寄存器即可
為什么寄存器這么重要呢，因為程序是把寄存器作為對象來描述的

（1）CPU是寄存器的集合體

首先請看下面用匯編語言編寫的一段程序

匯編語言采用助記符來編寫程序，助記符通常為一些具有某種指令功能的英語單詞的縮寫，比如數據的存儲（move）和相加（addition）。匯編語言和機器語言基本是對應的，這也是我們用匯編來說明CPU運行的原因，通常我們將匯編語言編寫的程序轉化為機器語言的過程稱為匯編，而相反過程則稱之為反匯編

從上述代碼中可以看出，機器語言級別的程序是通過寄存器處理的，也就是其直接操控寄存器，這也是為什么說“CPU是寄存器的集合體的原因”

eax和ebp都是寄存器的名稱，正如內存的存儲場所使用地址編號區分，寄存器的種類則是通過名字區分

上面的描述可能對于新手來說有點晦澀難懂，但不要擔心，你不需要了解的很深入。只需要明白，使用高級語言編寫的程序會在編譯后轉化為機器語言，然后再通過CPU內部的寄存器來處理

（2）寄存器的分類

不同類型的CPU，其內部寄存器的數量，種類以及寄存器的存儲的數值范圍都是不同的。根據功能，寄存器大致可以劃分為八類

• 上述代碼中的eax和ebp分別就是累加寄存器和基址寄存器

（3）程序員眼中的CPU

程序員眼中的CPU是寄存器的集合體
程序計數器，累加寄存器，標志寄存器，指令寄存器和棧寄存器都只有一個；基址寄存器，變址寄存器和通用寄存器都不止一個

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的程序是怎样跑起来的：第一章-对程序员来说CPU是什么的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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