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CPU對(duì)代碼的識(shí)別和讀取

STM32嵌入式開(kāi)發(fā) ? 來(lái)源:STM32嵌入式開(kāi)發(fā) ? 作者:STM32嵌入式開(kāi)發(fā) ? 2020-11-20 09:52 ? 次閱讀

從底層硬件角度出發(fā)剖析了一下CPU對(duì)代碼的識(shí)別和讀取,內(nèi)容之精彩,讀完感覺(jué)學(xué)到的很多東西瞬間聯(lián)系起來(lái)了,分享給大家。

先說(shuō)一下半導(dǎo)體,啥叫半導(dǎo)體?就是介于導(dǎo)體和絕緣體中間的一種東西,比如二極管

電流可以從A端流向C端,但反過(guò)來(lái)則不行。你可以把它理解成一種防止電流逆流的東西。

當(dāng)C端10V,A端0V,二極管可以視為斷開(kāi)。

當(dāng)C端0V,A端10V,二極管可以視為導(dǎo)線(xiàn),結(jié)果就是A端的電流源源不斷的流向C端,導(dǎo)致最后的結(jié)果就是A端=C端=10V。

等等,不是說(shuō)好的C端0V,A端10V么?咋就變成結(jié)果是A端=C端=10V了?你可以把這個(gè)理解成初始狀態(tài),當(dāng)最后穩(wěn)定下來(lái)之后就會(huì)變成A端=C端=10V。

文科的童鞋們對(duì)不住了,實(shí)在不懂問(wèn)高中物理老師吧。反正你不能理解的話(huà)就記住這種情況下它相當(dāng)于導(dǎo)線(xiàn)就行了。

利用半導(dǎo)體的這個(gè)特性,我們可以制作一些有趣的電路,比如【與門(mén)】。

此時(shí)A端B端只要有一個(gè)是0V,那Y端就會(huì)和0V地方直接導(dǎo)通,導(dǎo)致Y端也變成0V。只有AB兩端都是10V,Y和AB之間才沒(méi)有電流流動(dòng),Y端也才是10V。

我們把這個(gè)裝置成為【與門(mén)】,把有電壓的地方計(jì)為1,0電壓的地方計(jì)為0。至于具體幾V電壓,那不重要。也就是AB必須同時(shí)輸入1,輸出端Y才是1;AB有一個(gè)是0,輸出端Y就是0。

其他還有【或門(mén)】【非門(mén)】和【異或門(mén)】,跟這個(gè)都差不多,或門(mén)就是輸入有一個(gè)是1輸出就是1,輸入00則輸入0。

非門(mén)也好理解,就是輸入1輸出0,輸入0輸出1。

異或門(mén)難理解一些,不過(guò)也就那么回事,輸入01或者10則輸出1,輸入00或者11則輸出0。(即輸入兩個(gè)一樣的值則輸出0,輸入兩個(gè)不一樣的值則輸出1)。

這幾種門(mén)都可以用二極管或者三極管做出來(lái),具體怎么做就不演示了,有興趣的童鞋可以自己試試。當(dāng)然實(shí)際并不是用二極管三極管做的,因?yàn)樗鼈兲M(fèi)電了。實(shí)際是用場(chǎng)效應(yīng)管(也叫MOS管)做的。

然后我們就可以用門(mén)電路來(lái)做CPU了。當(dāng)然做CPU還是挺難的,我們先從簡(jiǎn)單的開(kāi)始:加法器。加法器顧名思義,就是一種用來(lái)算加法的電路,最簡(jiǎn)單的就是下面這種。

AB只能輸入0或者1,也就是這個(gè)加法器能算0+0,1+0或者1+1。

輸出端S是結(jié)果,而C則代表是不是發(fā)生進(jìn)位了,二進(jìn)制1+1=10嘛。這個(gè)時(shí)候C=1,S=0。

費(fèi)了大半天的力氣,算個(gè)1+1是不是特別有成就感?

那再進(jìn)一步算個(gè)1+2吧(二進(jìn)制01+10),然后我們就發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的問(wèn)題:第二位需要處理第一位有可能進(jìn)位的問(wèn)題,所以我們還得設(shè)計(jì)一個(gè)全加法器。

每次都這么畫(huà)實(shí)在太麻煩了,我們簡(jiǎn)化一下。

也就是有3個(gè)輸入2個(gè)輸出,分別輸入要相加的兩個(gè)數(shù)和上一位的進(jìn)位,然后輸入結(jié)果和是否進(jìn)位。然后我們把這個(gè)全加法器串起來(lái):

我們就有了一個(gè)4位加法器,可以計(jì)算4位數(shù)的加法也就是15+15,已經(jīng)達(dá)到了幼兒園中班水平,是不是特別給力?

做完加法器我們?cè)僮鰝€(gè)乘法器吧,當(dāng)然乘任意10進(jìn)制數(shù)是有點(diǎn)麻煩的,我們先做個(gè)乘2的吧。

乘2就很簡(jiǎn)單了,對(duì)于一個(gè)2進(jìn)制數(shù)數(shù)我們?cè)诤竺婕觽€(gè)0就算是乘2了。比如:

5=101(2)

10=1010(2)

以我們只要把輸入都往前移動(dòng)一位,再在最低位上補(bǔ)個(gè)零就算是乘2了。具體邏輯電路圖我就不畫(huà),你們知道咋回事就行了。

那乘3呢?簡(jiǎn)單,先位移一次(乘2)再加一次。乘5呢?先位移兩次(乘4)再加一次。

所以一般簡(jiǎn)單的CPU是沒(méi)有乘法的,而乘法則是通過(guò)位移和加算的組合來(lái)通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這說(shuō)的有點(diǎn)遠(yuǎn)了,我們還是繼續(xù)做CPU吧。

現(xiàn)在假設(shè)你有8位加法器了,也有一個(gè)位移1位的模塊了。串起來(lái)你就能算(A+B)×2了!激動(dòng)人心,已經(jīng)差不多到了準(zhǔn)小學(xué)生水平。

那我要是想算A×2+B呢?簡(jiǎn)單,你把加法器模塊和位移模塊的接線(xiàn)改一下就行了,改成輸入A先過(guò)位移模塊,再進(jìn)加法器就可以了。

你的意思是我改個(gè)程序還得重新接線(xiàn)?

所以你以為呢?

實(shí)際上,編程就是把線(xiàn)來(lái)回插啊。驚喜不驚喜?意外不意外?

早期的計(jì)算機(jī)就是這樣編程的,幾分鐘就算完了但插線(xiàn)好幾天。而且插線(xiàn)是個(gè)細(xì)致且需要耐心的工作,所以那個(gè)時(shí)候的程序員都是清一色的漂亮女孩子,穿制服的那種,就像照片上這樣。是不是有種生不逢時(shí)的感覺(jué)?

插線(xiàn)也是個(gè)累死人的工作。所以我們需要改進(jìn)一下,讓CPU可以根據(jù)指令來(lái)相加或者乘2。這里再引入兩個(gè)模塊,一個(gè)叫flip-flop,簡(jiǎn)稱(chēng)FF,中文好像叫觸發(fā)器,如下圖這樣。

這個(gè)模塊的作用是存儲(chǔ)1bit數(shù)據(jù)。比如上面這個(gè)RS型的FF,R是Reset,輸入1則清零。S是Set,輸入1則保存1。RS都輸入0的時(shí)候,會(huì)一直輸出剛才保存的內(nèi)容。

我們用FF來(lái)保存計(jì)算的中間數(shù)據(jù)(也可以是中間狀態(tài)或者別的什么),1bit肯定是不夠的,不過(guò)我們可以并聯(lián)嘛,用4個(gè)或者8個(gè)來(lái)保存4位或者8位數(shù)據(jù)。這種我們稱(chēng)之為寄存器(Register)。另外一個(gè)叫MUX,中文叫選擇器,如下圖就是一個(gè)選擇器。

這個(gè)就簡(jiǎn)單了,sel輸入0則輸出i0的數(shù)據(jù),i0是什么就輸出什么,01皆可。同理sel如果輸入1則輸出i1的數(shù)據(jù)。當(dāng)然選擇器可以做的很長(zhǎng),比如這種四進(jìn)一出的具體原理不細(xì)說(shuō)了,其實(shí)看看邏輯圖琢磨一下就懂了,知道有這個(gè)東西就行了。下圖是一個(gè)四進(jìn)一出-選擇器。

有這個(gè)東西我們就可以給加法器和乘2模塊(位移)設(shè)計(jì)一個(gè)激活針腳。

這個(gè)激活針腳輸入1則激活這個(gè)模塊,輸入0則不激活。這樣我們就可以控制數(shù)據(jù)是流入加法器還是位移模塊了。

于是我們給CPU先設(shè)計(jì)8個(gè)輸入針腳,4位指令,4位數(shù)據(jù)。

我們?cè)僭O(shè)計(jì)3個(gè)指令:

0100,數(shù)據(jù)讀入寄存器

0001,數(shù)據(jù)與寄存器相加,結(jié)果保存到寄存器

0010,寄存器數(shù)據(jù)向左位移一位(乘2)

為什么這么設(shè)計(jì)呢,剛才也說(shuō)了,我們可以為每個(gè)模塊設(shè)計(jì)一個(gè)激活針腳。然后我們可以分別用指令輸入的第二第三第四個(gè)針腳連接寄存器,加法器和位移器的激活針腳。

這樣我們輸入0100這個(gè)指令的時(shí)候,寄存器輸入被激活,其他模塊都是0沒(méi)有激活,數(shù)據(jù)就存入寄存器了。同理,如果我們輸入0001這個(gè)指令,則加法器開(kāi)始工作,我們就可以執(zhí)行相加這個(gè)操作了。

這里就可以簡(jiǎn)單回答這個(gè)問(wèn)題的第一個(gè)小問(wèn)題了:CPU是為什么能看懂這些二級(jí)制的數(shù)呢?

為什么CPU能看懂,因?yàn)镃PU里面的線(xiàn)就是這么接的唄。你輸入一個(gè)二進(jìn)制數(shù),就像開(kāi)關(guān)一樣激活CPU里面若干個(gè)指定的模塊以及改變這些模塊的連同方式,最終得出結(jié)果。

幾個(gè)可能會(huì)被問(wèn)的問(wèn)題

Q:CPU里面可能有成千上萬(wàn)個(gè)小模塊,一個(gè)32位/64位的指令能控制那么多嗎?

A:我們舉例子的CPU里面只有3個(gè)模塊,就直接接了。真正的CPU里會(huì)有一個(gè)解碼器(decoder),把指令翻譯成需要的形式。

Q:你舉例子的簡(jiǎn)單CPU,如果我輸入指令0011會(huì)怎么樣?

A:當(dāng)然是同時(shí)激活了加法器和位移器從而產(chǎn)生不可預(yù)料的后果,簡(jiǎn)單的說(shuō)因?yàn)槟闶褂昧藳](méi)有設(shè)計(jì)的指令,所以后果自負(fù)唄。在真正的CPU上這么干大概率就是崩潰唄,不過(guò)肯定會(huì)有各種保護(hù)性的設(shè)計(jì)。

細(xì)心的小伙伴可能發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題:你設(shè)計(jì)的指令【0001,數(shù)據(jù)與寄存器相加,結(jié)果保存到寄存器】這個(gè)一步做不出來(lái)吧?

畢竟還有一個(gè)回寫(xiě)的過(guò)程,實(shí)際上確實(shí)是這樣。我們?cè)O(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易CPU執(zhí)行一個(gè)指令差不多得三步,讀取指令,執(zhí)行指令,寫(xiě)寄存器。

經(jīng)典的RISC設(shè)計(jì)則是分5步:讀取指令(IF),解碼指令(ID),執(zhí)行指令(EX),內(nèi)存操作(MEM),寫(xiě)寄存器(WB)。我們平常用的x86的CPU有的指令可能要分將近20個(gè)步驟。

你可以理解有這么一個(gè)開(kāi)關(guān),我們啪的按一下,CPU就走一步,你按的越快CPU就走的越快。咦?聽(tīng)說(shuō)你有個(gè)想法?少年,你這個(gè)想法很危險(xiǎn)啊,姑且不說(shuō)你能不能按那么快。拿現(xiàn)代的CPU來(lái)說(shuō),也就2GHz多吧,大概一秒也就按個(gè)20億下吧。

就算你能按那么快,雖然速度是上去了,但功耗會(huì)大大增加,發(fā)熱上升穩(wěn)定性下降。江湖上確實(shí)有這種玩法,名曰超頻,不過(guò)新手不推薦你嘗試哈。

那CPU怎么知道自己走到哪一步了呢?前面不是介紹了FF么,這個(gè)不光可以用來(lái)存中間數(shù)據(jù),也可以用來(lái)存中間狀態(tài),也就是走到哪了。

具體的設(shè)計(jì)涉及到FSM(finite-state machine),也就是有限狀態(tài)機(jī)理論,以及怎么用FF實(shí)裝。這個(gè)也是很重要的一塊,考試必考哈,只不過(guò)跟題目關(guān)系不大,這里就不展開(kāi)講了。

我們?cè)倮^續(xù)剛才的講,現(xiàn)在我們有3個(gè)指令了。我們來(lái)試試算個(gè)(1+4)X2+3吧。

0100 0001 ;寄存器存入1

0001 0100 ;寄存器的數(shù)字加4

0010 0000 ;乘2

0001 0011 ;再加三

太棒了,靠這臺(tái)計(jì)算機(jī)我們應(yīng)該可以打敗所有的幼兒園小朋友,稱(chēng)霸大班了。而且現(xiàn)在我們用的是4位的,如果換成8位的CPU完全可以吊打低年級(jí)小學(xué)生了!

實(shí)際上用程序控制CPU是個(gè)挺高級(jí)的想法,再此之前計(jì)算機(jī)(器)的CPU都是單獨(dú)設(shè)計(jì)的。

1969年一家日本公司BUSICOM想搞程控的計(jì)算器,而負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)CPU的美國(guó)公司也覺(jué)得每次都重新設(shè)計(jì)CPU是個(gè)挺傻X的事,于是雙方一拍即合,于1970年推出一種劃時(shí)代的產(chǎn)品,世界上第一款微處理器4004。

這個(gè)架構(gòu)改變了世界,那家負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)CPU的美國(guó)公司也一步一步成為了業(yè)界巨頭。哦對(duì)了,它叫Intel,對(duì),就是噔噔噔噔的那個(gè)。

我們把剛才的程序整理一下:

"01000001000101000010000000010011"

你來(lái)把它輸入CPU,我去準(zhǔn)備一下去幼兒園大班踢館的工作。

什么?。康任覀冚斖炅巳思倚∨笥殃种付寄芩愠鰜?lái)了?

沒(méi)辦法機(jī)器語(yǔ)言就是這么反人類(lèi)。哦,忘記說(shuō)了,這種只有01組成的語(yǔ)言被稱(chēng)之為機(jī)器語(yǔ)言(機(jī)器碼),是CPU唯一可以理解的語(yǔ)言。不過(guò)你把機(jī)器語(yǔ)言讓人讀,絕對(duì)一秒變典韋,這誰(shuí)也受不了。

所以我們還是改進(jìn)一下吧。不過(guò)話(huà)雖這么講,也就往前個(gè)30年,直接輸入01也是個(gè)挺普遍的事情。

于是我們把我們機(jī)器語(yǔ)言寫(xiě)成的程序:

0100 0001 ;寄存器存入1

0001 0100 ;寄存器的數(shù)字加4

0010 0000 ;乘2

0001 0011 ;再加三

改寫(xiě)成:

MOV 1 ;寄存器存入1

ADD 4 ;寄存器的數(shù)字加4

SHL 0 ;乘2(介于我們?cè)O(shè)計(jì)的乘法器暫時(shí)只能乘2,這個(gè)0是占位的)

ADD 3 ;再加三

是不是容易讀多了?這就叫匯編語(yǔ)言。

匯編語(yǔ)言的好處在于它和機(jī)器語(yǔ)言一一對(duì)應(yīng)。

也就是我們寫(xiě)的匯編可以完美的改寫(xiě)成機(jī)器語(yǔ)言,直接指揮cpu,進(jìn)行底層開(kāi)發(fā);我們也可以把內(nèi)存中的數(shù)據(jù)dump出來(lái),以匯編語(yǔ)言的形式展示出來(lái),方便調(diào)試和debug。

匯編語(yǔ)言極大的增強(qiáng)了機(jī)器語(yǔ)言的可讀性和開(kāi)發(fā)效率,但對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)也依然是太晦澀了,于是我們又發(fā)明了高級(jí)語(yǔ)言,以近似于人類(lèi)的語(yǔ)法來(lái)表現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。

比如很多語(yǔ)言都可以這么寫(xiě):

a=(1+4)*2+3;

當(dāng)然這樣計(jì)算機(jī)是不認(rèn)識(shí)的,我們要把它翻譯成計(jì)算機(jī)認(rèn)識(shí)的形式,這個(gè)過(guò)程叫編譯,用來(lái)做這個(gè)事的東西叫編譯器。

具體怎么把高級(jí)語(yǔ)言弄成匯編語(yǔ)言/機(jī)器語(yǔ)言的,一本書(shū)都寫(xiě)不完,我們就舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子。

我們把:

(1+4)*2+3

轉(zhuǎn)換成:

1,4,+,2,*,3,+

這種寫(xiě)法叫后綴表示法,也成為逆波蘭表示法。相對(duì)的,我們平常用的表示法叫中綴表示法,也就是符號(hào)方中間,比如1+4。而后綴表示法則寫(xiě)成1,4,+。

轉(zhuǎn)換成這種寫(xiě)法的好處是沒(méi)有先乘除后加減的影響,也沒(méi)有括號(hào)了,直接算就行了。

具體怎么轉(zhuǎn)換的可以找本講編譯原理的書(shū)看看,這里不展開(kāi)講了。

轉(zhuǎn)換成這種形式之后我們就可以把它改成成匯編語(yǔ)言了。

從頭開(kāi)始處理,最開(kāi)始是1,一個(gè)數(shù)字,那就存入寄存器:

MOV 1

之后是4,+,那就加一下:

ADD 4

然后是2,*,那就乘一下(介于我們?cè)O(shè)計(jì)的乘法器暫時(shí)只能乘2,這個(gè)0是占位的):

SHL 0

最后是3,+,那再加一下:

ADD 3

最后我們把翻譯好的匯編整理一下:

MOV 1

ADD 4

SHL 0

ADD 3

再簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換成機(jī)器語(yǔ)言,就可以拿到我們?cè)O(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單CPU上運(yùn)行了。

其實(shí)到了這一步,應(yīng)該把這個(gè)問(wèn)題都講清楚了:C語(yǔ)言寫(xiě)出來(lái)的東西是怎么翻譯成二進(jìn)制的,電腦又是怎么運(yùn)行這個(gè)二進(jìn)制的。

只不過(guò)題主最后還提到棧和硬件的關(guān)系,這里就再多說(shuō)幾句。

其實(shí)棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),跟CPU無(wú)關(guān)。只不過(guò)棧這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)在太常用了,以至于CPU會(huì)針對(duì)性的進(jìn)行優(yōu)化。為了能讓我們的CPU也能用棧,我們給它增加幾個(gè)組件。

第一,增加一組寄存器。現(xiàn)在有兩組寄存器了,我們分別成為A和B。

第二,增加兩個(gè)指令,RDA/RDB和WRA/WRB,分別為把指定內(nèi)存地址的數(shù)據(jù)讀到寄存器A/B,和把寄存器A/B的內(nèi)容寫(xiě)到指定地址。

順便再說(shuō)下內(nèi)存,內(nèi)存有個(gè)地址總線(xiàn),有個(gè)數(shù)據(jù)總線(xiàn)。比如你要把1100這個(gè)數(shù)字存到0011這個(gè)地址,就把1100接到數(shù)據(jù)總線(xiàn),0011接到地址總線(xiàn),都準(zhǔn)備好了啪嚓一按開(kāi)關(guān)(對(duì),就是我們前面提到的那個(gè)開(kāi)關(guān)),就算是存進(jìn)去了。

什么叫DDR內(nèi)存呢,就是你按這個(gè)開(kāi)關(guān)的時(shí)候存進(jìn)去一個(gè)數(shù)字,抬起來(lái)之前你把地址和數(shù)據(jù)都更新一下,然后一松手,啪!又進(jìn)去一個(gè)。也就是正常的內(nèi)存你按一下進(jìn)去1個(gè)數(shù)據(jù),現(xiàn)在你按一下進(jìn)去倆數(shù)據(jù),這就叫雙倍速率(Double Data Rate,簡(jiǎn)稱(chēng)DDR)

加了這幾個(gè)命令之后我們發(fā)現(xiàn)按原來(lái)的設(shè)計(jì),CPU每個(gè)指令針腳控制一個(gè)模塊的方式的話(huà)針腳不夠用了。所以我們就需要加一個(gè)解碼器了(decoder)。

于是我們選擇用第二個(gè)位作為是否選擇寄存器的針腳。如果為0,則第三第四位可以正常激活位移器和加法器;如果為1則只激活寄存器而不激活位移和加法器,然后用第四位來(lái)決定是寄存器A還是B。這樣變成了:

0100,數(shù)據(jù)讀入寄存器A

0101,數(shù)據(jù)讀入寄存器B (我們把匯編指令定義為MOVB)

0001,數(shù)據(jù)與寄存器A相加,結(jié)果保存到寄存器A

0011,數(shù)據(jù)與寄存器B相加,結(jié)果保存到寄存器B(我們把匯編指令定義為ADDB)

0010,寄存器A數(shù)據(jù)向左位移一位(乘2)

最后我們可以用第一位來(lái)控制是不是進(jìn)行內(nèi)存操作。如果第一位為1則也不激活位移和加法器模塊,然后用第三個(gè)針腳來(lái)控制是讀還是寫(xiě)。這樣就有了:

1100,把寄存器B的地址數(shù)據(jù)讀入寄存器A(我們把匯編指令定義為RD)

1110,寄存器A的數(shù)據(jù)寫(xiě)到寄存器B指定的地址(我們把匯編指令定義為WR)

我們加了個(gè)解碼器之后,加法器的激活條件從p4變成了(NOT (p1 OR p2)) AND p4。

加法器的輸入則由第三個(gè)針腳判斷,0則為寄存器A,1為寄存器B。這就是簡(jiǎn)單的指令解碼啦。

當(dāng)然我們也可以選擇不向下兼容,另外設(shè)計(jì)一套指令。不過(guò)放到現(xiàn)實(shí)世界恐怕就要出大亂子了,所以你也可以想象我們平常用的x86背了個(gè)多大的歷史包袱。

這個(gè)時(shí)候我們用棧的話(huà),先棧地址初始化:

0101 1000 ; MOVB 16; 把棧底地址定義為1000

之后入棧的話(huà),比如把數(shù)字3,4入棧:

1111 0011 ; WR 03; 把3寫(xiě)到內(nèi)存,地址為1000

0011 0001 ; ADDB 01; 棧地址+1

1111 0100 ; WR 04; 把3寫(xiě)到內(nèi)存,地址為1001

0011 0001 ; ADDB 01; 棧地址+1

這樣就把3,4都保存到棧里了。

出棧的話(huà)反過(guò)來(lái):

0011 1111 ; ADDB -1; 棧地址-1

1101 0000 ; RD 00; 把內(nèi)容讀入寄存器A,00是占位

0011 1111 ; ADDB -1; 棧地址-1

1101 0000 ; RD 00; 把內(nèi)容讀入寄存器A,00是占位

這樣就依次得到4,3兩個(gè)值。

所以,入棧出棧其實(shí)就是把數(shù)據(jù)寫(xiě)道指定的內(nèi)存位置,CPU其實(shí)不知道你是在干啥。當(dāng)然我們也可以讓CPU知道。

接下來(lái)我們?cè)俑倪M(jìn)一下,給CPU再加一個(gè)寄存器SP,并定義兩個(gè)指令:一個(gè)PUSH,一個(gè)POP。動(dòng)作分別是把數(shù)據(jù)寫(xiě)入SP的地址,然后SP=SP+1,POP的話(huà)反過(guò)來(lái)。

這樣有什么好處呢?好處在于PUSH/POP這樣的指令消耗特別少,速度特別快。而棧這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在各種程序里用的又特別頻繁,設(shè)計(jì)成專(zhuān)用的指令則可以很大程度上提升效率。

當(dāng)然前提是編譯器知道這個(gè)指令,并且做了優(yōu)化,所以同樣的程序(c語(yǔ)言寫(xiě)的),編譯參數(shù)不一樣(打開(kāi)/關(guān)閉某些特性),編譯出來(lái)的東西也就不一樣,在不同硬件上的運(yùn)行的效率也就會(huì)不一樣。

比如上古時(shí)代的mmx,今天的SSE4.2,AVX-512,給力不給力?特別給力,但你平常用的程序支不支持是另一碼事,要支持怎么辦?重新編譯唄。

這個(gè)時(shí)候開(kāi)源的優(yōu)勢(shì)就顯示出來(lái)了,重新編譯很方便。閉源的話(huà)你就要指望作者開(kāi)恩啦。

對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō),電腦就是個(gè)黑箱,我們很難理解它到底是怎用工作的。這個(gè)問(wèn)題又很難一句兩句解釋清楚,因?yàn)樗且画h(huán)扣一環(huán)的,每一環(huán)都很抽象,每一環(huán)都是基礎(chǔ)值倆個(gè)學(xué)分,展開(kāi)了講沒(méi)上限的那種。

這就導(dǎo)致了即使是系統(tǒng)學(xué)過(guò)計(jì)算機(jī)的人也不見(jiàn)得就有一個(gè)明確而清晰的思路。想用盡量短的篇幅和盡量簡(jiǎn)單的語(yǔ)言把這個(gè)事從頭到位解釋了一下,希望能給大家解答一些疑惑。

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原文標(biāo)題:CPU怎么識(shí)別我們寫(xiě)的代碼?

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