8、深入了解计算机核心：CPU、架构与操作系统

深入了解计算机核心：CPU、架构与操作系统

1. CPU 的灵活控制

CPU 中的指令指针与其他寄存器本质上并无不同。就像机器指令能对寄存器 AX 执行加 1 操作一样，也能对指令指针中存储的地址进行加减操作。若给指令指针加 100，CPU 会立即跳过 100 字节的机器指令后继续执行；若从指令指针存储的地址中减去 100，CPU 则会立即回跳 100 字节。

CPU 还能根据自身工作状态改变执行流程。它可依据内存中存储的值，或几个特殊的单比特 CPU 寄存器（标志位）的状态，决定是否执行给定的指令或指令组。CPU 能对某操作进行计数，并按计数次数执行该操作；也能反复执行某操作，每次通过查看某处数据判断是否完成任务。

计算机程序可看作一系列步骤和测试。CPU 能理解的机器指令大多是步骤指令，也有测试指令。测试指令通常是二选一的，即跳转或不跳转。可以对 CPU 内的多种不同条件进行测试，但选择始终是跳转到程序的其他位置或继续按顺序执行。

2. 架构与微架构：“做什么”与“怎么做”

在编程领域，涉及众多不同的 Intel 及兼容的 32 位 x86 CPU 芯片，如 8086、8088、80286 等，还有其他公司（主要是 AMD）设计的兼容芯片，且同一类型 CPU 往往还有多种变体。不过，对于大多数情况，这些细节并非关键。CPU 的本质可清晰分为两部分：它所执行的任务（“做什么”）和执行任务的方式（“怎么做”）。程序员通常关注前者，而电气工程师和系统设计师才需了解后者。

CPU 的架构涵盖 CPU 寄存器、CPU 能理解的机器指令集以及特殊用途子系统（如快速数学处理器）等。这些由英特尔详细定义并发布，供程序员学习。架构