程序员应如何理解CPU：上篇

最新推荐文章于 2024-09-15 15:45:51 发布

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本文探讨了程序员应了解的CPU基础知识，包括机器指令、CPU工作原理及寄存器。机器指令是CPU直接执行的代码，最初程序员直接编写二进制指令，后来发展出汇编和高级语言。CPU从内存中取出指令并解码执行，寄存器作为高速存储，提升处理速度。了解这些有助于程序员深入理解操作系统。

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你可能会想，作为程序员，我们需要理解CPU吗？

是的，如果你想彻底理解操作系统的话。

在后面的课程中你会发现，仅仅依赖软件是无法完成某些特定的功能的，比如，我们在《程序员如何理解内存》这一节中提到的虚拟内存，这项功能的实现需要依赖CPU的配合才能完成。因此在这一节中，将重点讲解一下作为程序员应该知道哪些CPU相关的知识。

什么是机器指令

你肯定已经知道了，CPU是计算机的大脑，程序员写的代码最终都是CPU来执行的。但作为计算机的大脑，CPU并不认识C，C++、Python、Java等语言，这些语言是人类可以认识的，CPU真正能理解的是机器指令。我们写的C/C++程序(包括Java、Python等于语言的解释器)最终被编译器翻译成了机器指令后才被CPU执行的。

你可以把机器指令理解为CPU可以直接执行的代码。那这些CPU可以直接执行的机器指令是什么样子的呢？

我们来看一下C语言中经典的HelloWorld程序：

#include<stdio.h>

int main() {
    printf("hello world.");
    return 0;
}

以下就是HelloWorld程序在被编译器编译后生成的可执行程序。

40055d:       48 83 ec 08             sub    $0x8,%rsp
400561:       be 04 06 40 00          mov    $0x400604,%esi
400566:       bf 01 00 00 00          mov    $0x1,%edi
40056b:       b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
400570:       e8 eb fe ff ff          callq  400460 <__printf_chk@plt>
400575:       b8 00