12、计算机指令执行与汇编语言原理深度解析

计算机指令执行与汇编语言原理深度解析

1. 计算机指令执行方式

1.1 微程序逻辑

微程序逻辑执行是指执行只读存储器（ROM）中的一系列微指令，以解释指令寄存器（IR）中的目标指令。解释器是一个微代码程序，虽然微代码执行速度比硬连线逻辑慢，但它具有更高的灵活性。ROM 也称为控制存储器，位于指令单元（IU）中。ROM 中的微代码执行提供控制定时信号，用于解释和执行目标指令。ROM 中的解释器及其支持的硬连线逻辑被称为微代码引擎。

这种设计需要一组不同的指令寄存器和程序计数器来执行微代码。使用微程序逻辑可以轻松解释更复杂的目标指令，例如乘法指令可以分解为许多移位和加法操作。

1.2 混合逻辑

混合逻辑方法主要源于微程序逻辑的灵活性。指令获取阶段是硬连线的，解码单元或阶段使用目标指令的操作码将其映射到从 ROM 中获取的一个或多个微指令。例如，两个 CPU 寄存器之间的整数加法或减法指令映射到一个微指令，而复杂指令（如除法、正弦或余弦）则映射到定义为微指令序列的多个微指令。

解码单元将映射的微指令序列存储在微代码池中，等待执行。当执行单元所需的所有资源可用时，微指令序列从微代码池调度到执行单元。目标指令获取工作可以由内存总线控制单元完成，因此指令流会持续流入指令队列或管道。

1.3 软件解释

软件解释是用户提交可执行程序，由运行在主机计算机上的另一个程序进行解释的另一种选择。提交的程序由目标机器代码组成，但对于主机上的解释器来说，它被视为数据。解释器指令在主机上分两个阶段执行：首先，将目标机器指令放置在称为 IR 的内存位置；然后，解释 IR 中的操作码并生成结果。