CPU是如何执行指令的（实例讲解）

一、CPU的主要功能

1、进行各种算数运算

2、进行各种逻辑判断

二、CPU是如何执行指令的

所谓的指令，都是要先加载到内存中，任何才能被CPU读取，并执行。

比如一个Java程序，写出来的是一个 .java 源代码文件，编译得到 .class 二进制文件（仍然是在硬盘上）。运行程序的时候，jvm就会把这个 .class 文件加载到内存中，再进一步翻译成 CPU能识别的二进制指令。

冯诺依曼体系结构规定：一个程序，指令和依赖的数据，都是要在存储器中保存的。CPU如果需要执行，都是要自动的从存储器中读取到对应的指令。

因此，CPU执行程序，大概经历以下三个阶段：

1、读指令（把内存中的指令数据，读取到CPU的寄存器中）

        CPU上也能存储数据，存储数据的模块就称为“寄存器”。速度比内存更快，但是存储空间更小，更贵。CPU的寄存器，往往就是几百个字节左右大小。

2、解析指令（理解当前指令要做什么）

3、执行指令

（上述讨论的是简化版模型，实际的CPU会更复杂）

三、CPU的指令表与指令执行

每个 CPU被设计出来的时候都会提供一个这样的指令表。

        所谓指令，即指导 CPU 进⾏⼯作的命令，主要有操作码 + 被操作数组成。 其中操作码⽤来表⽰要做什么动作，被操作数是本条指令要操作的数据，可能是内存地址，也可能是 寄存器编号等。指令本⾝也是⼀个数字，⽤⼆进制形式保存在内存的某个区域中。

        此处一个指令是8位的二进制数字，前四位用来区分这是一个什么样的指令，后四位是操作数。不同的指令有不一样的作用。

        表中的四位 opcode 就是 CPU 的操作码，用于区分是一个什么样的指令。

实例练习：

此处假设从0号地址开始执行。

        图中的三个箭头，从上到下依次代表着。取指令、解析指令、执行指令。        

        由于不是跳转指令，则顺延往下继续执行指令。如果遇到的是跳转指令再跳转到相应位置，执行指令。

        接下来的执行过程也是如图所示的一样，依次往下执行。