指令的执行

简单地描述一下程序中的指令被CPU执行的流程。

首先熟悉一下CPU的大致架构：

Structure of a CPU

• General purpose register: 通常用于存储复杂计算的中间结果(如ALU的计算结果)。
• ALU: 一个复杂电路，能进行数学运算(加减乘除)以及逻辑运算(与或非)。
• Instruction register: 保存CPU当前执行的指令。CPU根据IR中的instruction code执行相应的操作（如 code 0 表示 add，code 1 表示 substract，等等）。
• Program counter: 保存CPU要执行的下一条指令的地址(location in memory)。 每当CPU执行完一条指令，PC的值就会增加。
• Processor status register: 保存comparison operation的结果。 如equal, not equal, less than, greater than, less than or equal, greater than or equal。

CPU执行的流程，就是重复以下步骤：

1. 取指(fetch): 在执行完一条指令之后，CPU根据PC中的address，发出申请，去内存中取来下一条指令。
   内存将对应address中保存的值发送给CPU，CPU将此值保存在IR中。根据IR中的instruction code，CPU能通过指令集得知这条指令应该为多长。
   PC增加这条指令的长度，此即下一条要执行的指令的地址。
2. 译码(decode): CPU根据指令，去寄存器或者内存中取来操作数。
3. 执行(execute): ALU执行指令中指定的操作，得到结果值，或更新相应寄存器。

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