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發(fā)布時間:2020-08-08 09:03  
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程序的運行過程,實際上是程序涉及到的、未涉及到的一大堆的指令的執(zhí)行過程。當程序要執(zhí)行的部分被裝載到內(nèi)存后,CPU要從內(nèi)存中取出指令,然后指令解了碼(以便知道類型和操作數(shù),簡單的理解為CPU要知道這是什么指令),然后執(zhí)行該指令。再然后取下一個指令、解了碼、執(zhí)行,以此類推直到程序退出。
CPU主要包括兩個部分,即控制器、運算器,其中還包括高速緩沖存儲器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制的總線。電子計算機三大核心部件就是CPU、內(nèi)部存儲器、輸入/輸出設備。CPU的功效主要為處理指令、執(zhí)行操作、控制時間、處理數(shù)據(jù)。
注:指令集的軟硬件層次之分:硬件指令集是硬件層次上由CPU自身提供的可執(zhí)行的指令集合。軟件指令集是指語言程序庫所提供的指令,只要安裝了該語言的程序庫,指令就可以執(zhí)行。
在計算機體系結構中,CPU 是對計算機的所有硬件資源(如存儲器、輸入輸出單元) 進行控制調(diào)配、執(zhí)行通用運算的核心硬件單元。CPU 是計算機的運算和控制核心。計算機系統(tǒng)中所有軟件層的操作,終都將通過指令集映射為CPU的操作。
由于CPU訪問內(nèi)存以得到指令或數(shù)據(jù)的時間要比執(zhí)行指令花費的時間長很多,因此在CPU內(nèi)部提供了一些用來保存關鍵變量、臨時數(shù)據(jù)等信息的通用寄存器。所以,CPU需要提供 一些特定的指令,使得可以從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)存入寄存器以及可以將寄存器數(shù)據(jù)存入內(nèi)存。
用戶態(tài)CPU想要執(zhí)行特權操作,需要發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用來請求內(nèi)核幫忙完成對應的操作。其實是在發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用后,CPU會執(zhí)行trap指令陷入(trap)到內(nèi)核。當特權操作完成后,需要執(zhí)行一個指令讓CPU返回到用戶態(tài)。除了系統(tǒng)調(diào)用會陷入內(nèi)核,更多的是硬件會引起trap行為陷入內(nèi)核,使得CPU控制權可以回到操作系統(tǒng),以便操作系統(tǒng)去決定如何處理硬件異常。