南京大學(xué)公開課：計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)（二）程序的執(zhí)行和存儲訪問-第1講 程序和指令的關(guān)系-網(wǎng)易公開課 https://open.163.com/newview/movie/free?pid=BFBG7RAVL&mid=NFBG8ROIR
【計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)（二）南京大學(xué) 主講：袁春風(fēng) 南京大學(xué)】https://www.bilibili.com/video/BV1rE41127Re
南京大學(xué)公開課：計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)（二）程序的執(zhí)行和存儲訪問-第2講 一條指令的執(zhí)行過程-網(wǎng)易公開課 https://open.163.com/newview/movie/free?pid=BFBG7RAVL&mid=DFBG8ROO5
?
第1周程序執(zhí)行概述
第1講程序和指令的關(guān)系
第2講一條指令的執(zhí)行過程
第3講在IA-32中一條指令的執(zhí)行過程
第4講CPU的基本功能與結(jié)構(gòu)
?
程序及指令的執(zhí)行過程
?
°程序和指令的關(guān)系?程序由一條一條指令組成，指令按順序存放在內(nèi)存連續(xù)單元
?
°程序的執(zhí)行：周而復(fù)始地執(zhí)行一條一條指令?正常情況下，指令按其存放順序執(zhí)行?遇到需改變程序執(zhí)行流程時，用相應(yīng)的轉(zhuǎn)移指令（包括無條件轉(zhuǎn)移指令、條件轉(zhuǎn)移指令、調(diào)用指令和返回指令等）來改變程序執(zhí)行流程
?
°程序的執(zhí)行流的控制?將要執(zhí)行的指令所在存儲單元的地址由程序計數(shù)器PC給出，通過改變PC的值來控制執(zhí)行順序
?
°指令周期：CPU取出并執(zhí)行一條指令的時間
?
cycle per instruction?
?

?

?

?

?

程序執(zhí)行需要解決的問題?

如何判定每條指令有多長？如何判定操作類型、寄存器編號、立即數(shù)等？如何區(qū)分第2行和第3行mov指令的不同？如何確定操作數(shù)是在寄存器中還是在存儲器中？一條指令執(zhí)行結(jié)束后如何正確讀取到下一條指令？

?

?

異常：指令無法執(zhí)行，原因：缺頁、越界、操作數(shù)未定義

?

異常是在CPU內(nèi)部發(fā)生的，中斷是由外部事件引起的

機器指令的執(zhí)行過程

°取指令：從PC所指單元取出指令送指令寄存器（IR），并增量PC。?如add函數(shù)，開始PC（IA-32的EIP）中存放的是0x0848394，CPU根據(jù)PC取指令送IR，每次總是取最長指令字節(jié)數(shù)，假定最長指令是4個字節(jié)，即IR為32位，此時，也即55 89 E5 8BH被取到IR中。

°指令譯碼：不同指令其功能不同，因而需要不同的操作控制信號。?CPU根據(jù)不同操作碼譯出不同控制信號。對于上述取到IR中的55 89 E58BH譯碼時，可根據(jù)高5位01010譯碼得到push指令的控制信號。

°源操作數(shù)地址計算并取操作數(shù)：根據(jù)尋址方式確定源操作數(shù)地址計算方式，若是存儲器數(shù)據(jù)，則需一次或多次訪存；若為間接尋址或兩操作數(shù)都在存儲器的雙目運算，則需多次訪存；若是寄存器數(shù)據(jù)，則直接從寄存器取數(shù)。

°執(zhí)行數(shù)據(jù)操作：在ALU或加法器等運算部件中對取出的源操作數(shù)進行運算。

°目的操作數(shù)地址計算并存結(jié)果：根據(jù)尋址方式確定目的操作數(shù)地址計算方式，若是存儲器數(shù)據(jù)，則需要一次或多次訪存（間接尋址時）；若是寄存器數(shù)據(jù)，則在進行數(shù)據(jù)操作時直接存結(jié)果到寄存器。

°指令地址計算并將其送PC。順序執(zhí)行時，PC加上當(dāng)前指令長度；遇到轉(zhuǎn)移類指令時，則需要根據(jù)條件碼、操作碼和尋址方式等確定下條指令地址。

?

?機器指令的執(zhí)行過程

?

° 每條指令的功能總是由以下四種基本操作來實現(xiàn)：

讀取某一主存單元的內(nèi)容，并將其裝入某個寄存器（取指， 取數(shù)）

把一個數(shù)據(jù)從某個寄存器存入給定的主存單元中（存結(jié)果）

把一個數(shù)據(jù)從某寄存器送到另一寄存器或者ALU（取數(shù)，存結(jié)果）

進行算術(shù)或邏輯運算（PC+”1”，計算地址，運算）

?

指令執(zhí)行過程中查詢各種異常情況，并在發(fā)現(xiàn)異常時轉(zhuǎn)異常處理

指令執(zhí)行結(jié)束時查詢中斷請求，并在發(fā)現(xiàn)中斷請求時響應(yīng)中斷

?

° 操作功能可形式化描述

描述語言稱為寄存器傳送語言RTL (Register Transfer Language)

?

?馮.諾依曼結(jié)構(gòu)模型機

不同架構(gòu)支持的指令集不同，同一種指令的實現(xiàn)方式和功能也可能不同

?

?IA-32的體系結(jié)構(gòu)

鏈接：https://www.dianjilingqu.com/585206.html