計算機基礎——指令與程序


一、指令是什么

我們通過學習《計算機是怎么工作的》,知道計算機的工作核心是——取指執行,所以指令的重要性不言而喻。

指令:通知CPU執行某種操作的“命令”,如AX+BX→AX指令就是讓CPU將AX寄存器和BX寄存器中的數相加,並將結果放入AX寄存器中。

所以,指令是CPU操作的基本單位,而計算機程序由指令構成

 

二、指令集

指令集:所有指令構成的集合

 

三、機器指令

機器指令:將指令編碼成為二進制格式的序列,如指令AX+BX→AX對應的機器指令為0000001111000011

早期計算機的程序設計大多直接使用機器指令,程序員設計好程序后,將構成程序的機器指令對應的二進制序列通過打孔紙帶的方式輸入計算機中,程序在計算機中運行完畢后得到處理結果。

 

四、符號指令

用機器指令進行程序設計及其輸入過程不僅很煩瑣,還容易出錯。直到符號指令的誕生才解決了機器指令帶來的問題。

符號指令:將指令表示成字符串形式的序列,如指令AX+BX→AX對應的符號指令為ADD AX, BX

顯然,符號指令更容易編寫和輸入,所以目前在編寫匯編語言程序時一般都采用符號指令。在源代碼程序編譯為機器代碼程序的過程中,通過匯編工具程序將符號指令轉換為對應的機器指令。

一條符號指令對應的機器指令一般由若干字節構成,在存儲器中連續存放。指令在存儲器中占用的字節數稱為指令長度,其中第一個字節所在的存儲器單元的地址稱為指令地址。如符號指令“ADD AX, BX”對應的機器指令為0000001111000011,在存儲器中占用2B,其指令長度為2B,假設首字節單元在存儲器中的物理地址為12345H,則該條指令的物理地址為12345H。

 

五、指令集體系結構(Instruction Set Architecture, ISA)

指令集編碼:指令集對應的機器指令集

ISA:指令集和指令集編碼

 

六、指令系統

指令系統:決定了計算機能做什么,不能做什么

任何一台計算機都由設計者事先設計了一套指令系統

更多指令系統的知識---《計算機組成原理》

 

附錄:

《計算機是怎么工作的》:計算機的工作過程就是執行程序的過程,而執行程序又歸結為逐條執行指令。具體來說,就是把執行一項信息處理任務的程序代碼,以字節為單位,按順序存放在存儲器的一段連續的存儲區域內;從存儲器某個地址單元中取出要執行的指令代碼送到CPU內部的指令寄存器暫存;把保存在指令寄存器中的指令代碼送到指令譯碼器,譯出該指令對應的微操作信號,控制各個部件的操作;如果需要,發出取數據命令,到存儲器取出所需的操作數;根據指令譯碼,向各個部件發出相應控制信號,完成指令規定的各種操作。

計算機程序由指令構成:程序是指令的有序集合,而指令是以二進制代碼的形式出現的

 


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