汇编语言、寄存器分类及程序计数器

快来打我* 2024-04-06 14:17 68阅读 0赞

**目录**

一、计算机语言

汇编语言

寄存器分类

二、程序计数器

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## 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：

<table style="width:500px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="width:95px;">种类</td> 
   <td style="width:403px;">功能</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:95px;">累加寄存器</td> 
   <td style="width:403px;">存取运行的数据和运算后的数据</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:95px;">标志寄存器</td> 
   <td style="width:403px;">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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:95px;">程序计数器</td> 
   <td style="width:403px;">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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:95px;">基址寄存器</td> 
   <td style="width:403px;">存储数据内存的起始位置</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:95px;">变址寄存器</td> 
   <td style="width:403px;">存储基址的相对地址</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:95px;">通用寄存器</td> 
   <td style="width:403px;">存储任意数据</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:95px;">指令寄存器</td> 
   <td style="width:403px;">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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:95px;">栈寄存器</td> 
   <td style="width:403px;">存储栈区域的起始位置</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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。

![858fc5603cf441d69b99b2c325f642a3.png][]

## 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

![6811eced1b004a40bed0e6b1cd9d4f0e.png][]

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**。

[858fc5603cf441d69b99b2c325f642a3.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/940209cdefbd4ab8b5cd1b7789794278.png
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