汇编语言、寄存器分类及程序计数器

article/2025/8/23 11:25:02

目录

一、计算机语言

汇编语言

寄存器分类

二、程序计数器


一、计算机语言

计算机是由二进制构成的,它只能听懂二进制也就是机器语言,但是普通人是无法看懂机器语言的,这个时候就需要一种电脑既能识别,人又能理解的语言,最先出现的就是汇编语言。但是汇编语言晦涩难懂,所以又出现了像C、C++、Java的高级语言。

所以计算机语言一般分为两种:低级语言(机器语言,汇编语言)和高级语言。使用高级语言编写的程序,经过编译转换成机器语言后才能运行,而汇编语言经过汇编器才能转换为机器语言。

汇编语言

汇编语言表示的代码清单示例:

mov eax,dword ptr [ebp-8] /* 把数值从内存复制到eax */
add eax,dword ptr [ebp-0Ch] /* 把eax的数值和内存的数值相加 */
mov dword ptr [ebp-4],eax /* 把eax的数值(上一步的结果)存储在内存中*/

这就是采用汇编语言(assembly)编写程序的一部分。汇编语言采用 助计符(memonic) 来编写程序,每一个原本是电信号的机器语言指令会有一个与其对应的助记符,例如:mov,add 分别是数据的存储(move)和相加(addition)的简写。汇编语言和机器语言时一 一对应的。这一点和高级语言有很大的不同,通常我们将汇编语言编写的程序转换为机器语言的过程称为 汇编;反之,机器语言转化为汇编语言的过程称为 反汇编

汇编语言能够帮助你理解计算机做了什么工作,机器语言级别的程序时通过 寄存器 来处理的,上面代码中的 eax,ebp 都是表示的寄存器,是CPU内部寄存器的名称,所以可以说 CPU是一系列寄存器的集合体。在内存中的存储通过地址编号来表示,而寄存器的种类则通过名字来区分。

寄存器分类

不同类型的CPU。其内部寄存器的种类,数量以及寄存器的数值范围都是不同的。不过,根据功能的不同,可以将寄存器划分为下面几类:

种类功能
累加寄存器存取运行的数据和运算后的数据
标志寄存器用于反应处理器的状态和运算结果的某些特征以及控制指令的执行
程序计数器程序计数器是用于存放下一条指令所在单元的地址的地方
基址寄存器存储数据内存的起始位置
变址寄存器存储基址的相对地址
通用寄存器存储任意数据
指令寄存器储存正在被运行的指令,CPU内部使用,程序无法对该寄存器进行读写
栈寄存器存储栈区域的起始位置

其中程序计数器、累加寄存器、标志寄存器、指令寄存器和栈寄存器都只有一个,其他寄存器一般有多个。

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二、程序计数器

程序计数器(Program Counter)是用来存储下一条指令所在单元的地址。

程序执行时,PC的初值为程序第一条指令的地址,在顺序执行程序时,控制器首先按程序计数器所指出的指令地址从内存中取出一条指令,然后分析和执行该指令,同时将PC的值加1指向下一条要执行的指令。

可根据一个示例来看一下程序计数器的执行过程:

内存中配置程序示例

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这是一段进行相加的操作,程序启动,在经过编译解析后会由操作系统把硬盘中的程序复制到内存中,示例中的程序将123和456执行相加操作,并将结果输出到显示屏上。由于使用机器语言难以描述,所以这里经过翻译后的结果,实际上每个指令和数据都可能分布在不同的地址上,但为了方便说明,把组成每一条的内存和数据放在一个内存地址上。

地址0100是程序运行的起始位置。Windows等操作系统把程序从硬盘复制到内存后,会将程序计数器作为设定为起始位置0100,然后执行程序,每执行一条指令后,程序计数器的数据会增加1(或者直接指向下一条指令的地址),然后,CPU就会根据程序计数器的数值,从内存中读取命令并执行,也就是说,程序计数器控制程序的流程

 


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