揭秘 CPU 是如何执行计算机指令的

1 CPU 内部逻辑结构

之前的文章《揭秘代码是如何变成机器码的》，其中说到，如果从软件的角度来讲，CPU 就是一个执行各种计算机指令（Instruction Code）的逻辑机器。

那么这个逻辑机器内部是什么样的？又是如何执行指令的呢？逻辑上，我们可以认为，CPU 其实就是由一堆寄存器组成的。如果要和硬件电路做一下对应，CPU 是一个庞大而复杂的电路，寄存器就是由多个触发器（Flip-Flop）或者锁存器（Latches）组成的简单电路。

2 寄存器

一个 CPU 里面会有很多种不同功能的寄存器，例如通用寄存器、PC 寄存器、指令寄存器、标志寄存器和其他寄存器等。。

• 通用寄存器：所谓通用，即这些寄存器 CPU 没有特殊的用途，交给应用程序“随意”使用。通用寄存器既可以存放数据，也可以存放地址。
• PC寄存器：也叫指令地址寄存器，用来存放下一条需要执行的计算机指令的内存地址。
• 指令寄存器：存放当前正在执行的指令。
• 标志寄存器：用来记录了CPU执行指令过程中的一系列状态，例如ZF是零标志，CF是进位标志。
• 其他寄存器：比如整数寄存器、浮点数寄存器、向量寄存器和地址寄存器等

3 计算机指令执行过程

当了解了寄存器之后，你