汇编语言程序设计笔记 —— 4.1 指令系统的基本概念

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本文介绍了计算机指令系统的构成及其作用，包括机器指令的基本组成、机器语言的特点以及不同CPU指令系统的差异。此外还阐述了存储程序概念，解释了计算机如何执行程序的过程。

4.1.1 指令系统及计算机语言

机器指令是计算机唯一能够识别的语言。而一台计算机中实现各种功能的机器指令的集合称为该机器的指令系统（instruction set）。
一条机器指令所提供的信息主要包括：
1. 告诉机器应该做什么操作
2. 从何处取操作数
3. 把数据运算的结果送往何处
4. 从何处取下一条要执行的指令
等内容。

机器指令通常由操作码和操作数两部分组成。
操作码指出该指令所要完成的操作，即指令的功能。
操作数指出参与运算的对象，以及运算结果所存放的位置等。
机器语言是由一条条用二进制表示的指令语句构成的，我们通常把指令语句称作机器指令，只有用机器指令构成的程序才能让机器识别并执行。
机器的功能是由该机的指令系统所决定的，不同类型的机器具有不同的指令系统。

由于机器指令与CPU紧密相关，所以，不同种类的CPU所对应的机器指令也就不同，而且它们的指令系统往往相差很大。但对同一系列的CPU来说，为了满足各型号之间具有良好的兼容性，要做到：新一代CPU的指令系统必须包括先前同系列CPU的指令系统。只有这样，先前开发出来的各类程序在新一代CPU上才能正常运行。

在计算机内部存储及处理的信息分为数据信息和控制信息两大类。数据信息是计算机处理的对象。控制信息主要是构成程序的机器指令组成。（和上文中提到的操作码和操作数有什么关联？）
通过利用机器的指令系统中的各种指令所编写的，控制机器运行的程序存放在存储器中的方式，使计算机能够连续不断的执行相应程序，这就是存储程序概念（stored-program concept）。
计算机中程序执行的一般过程如下：
计算机在开机启动后，到主存中找到需要执行的程序中的第一条机器指令，把其从主存读取到指令集寄存器（或指令暂存器、指令队列等）中，通过对需要执行的相应机器指令进行译码，控制机器硬件电路进行不同的动作，完成不同的功能。机器在执行完一条指令后，根据程序的需求，再取出下一条应该执行的指令继续执行。以此方式，循环往复，直到一段程序执行完，则完成了一个个相应的任务，直到计算机关机才停止程序的执行。