CPU相關

• CPU是什麼
• CPU做什麼
• CPU的內部結構
• • CPU是暫存器的集合體
  • • 計算機語言
    • 暫存器的分類&組合語言
  • 程式計數器
  • 標誌暫存器
  • 函式呼叫機制
  • 通過地址和索引實現陣列
• CPU指令執行過程

CPU是什麼

Central Processing Unit，小型計算機晶片，嵌在主機板上。

CPU做什麼

CPU的核心是從程式或應用程式獲取指令並執行運算，分為：提取、解碼和執行三個關鍵階段。
CPU從系統的RAM中提取指令 然後解碼該指令的實際內容，然後再由CPU相關部分執行該指令。

CPU的內部結構

主要由兩部分構成，控制單元 和 算數邏輯單元（ALU）。

• 控制單元：從記憶體中提取指令並解碼執行。
• 算數邏輯單元：處理算數和邏輯運算

從功能來看，CPU內部結構為：

• 暫存器：可以用來暫存指令、資料和地址。可以將其看作是記憶體的一種。
• 控制器：負責把記憶體上的指令、資料讀入暫存器，並根據指令的結果控制計算機。
• 運算器：負責運算從記憶體中讀入暫存器的資料。
• 時鐘：負責發出CPU開始計時的時鐘訊號。

CPU是暫存器的集合體

計算機語言

低階語言：組合語言和機器語言
高階語言：如C、JAVA等

暫存器的分類&組合語言

暫存器分類：

程式計數器

Program Counter 用來儲存下一條指令所在的單元地址。
程式執行時，PC的初值為程式第一條指令的地址，在順序執行程式時，控制器首先按照程式計數器指出的指令地址從記憶體中取出一條指令，然後分析和執行該指令，同時將PC的值加1指向下一條要執行的指令。

標誌暫存器

儲存累加暫存器的運算結果，也負責溢位和奇偶校驗。
運算結果有正、負、零三種，第一個字位、第二個字位、第三個字位各自的結果為1時，分別代表正、負和零。
程式比較指令，實際上是CPU內部做減法運算。

函式呼叫機制

函式的呼叫和返回很重要的兩個指令是call和return指令。在將函式的入口地址設定到程式計數器之前，call指令會把呼叫函式後要執行的指令地址儲存在名為棧的主存內。函式處理完畢後，再通過函式的出口來執行return指令。

通過地址和索引實現陣列

實際地址 = 基址暫存器的值 + 變址暫存器的值
（固定：100000000） （變化）

CPU指令執行過程