软硬件接口中，CPU 做了什么
从硬件的角度来看，CPU 就是一个超大规模集成电路，通过电路实现了加法、乘法乃至各种各样的处理逻辑。
从软件工程师的角度来讲，CPU 就是一个执行各种计算机指令（Instruction Code）的逻辑机器。这里的计算机指令，就好比一门 CPU 能够听得懂的语言，我们也可以把它叫作机器语言（Machine Language）。
一个计算机程序，不可能只有一条指令，而是由成千上万条指令组成的。但是 CPU 里不能一直放着所有指令，所以计算机程序平时是存储在存储器中的。这种程序指令存储在存储器里面的计算机，我们就叫作存储程序型计算机（Stored-program Computer）。
从编译到汇编，代码到机器码
// test.cint main(){int a = 1;int b = 2;a = a + b;}root@Wangying:/learncom/c# gcc -g -c test.croot@Wangying:/learncom/c# objdump -d -M intel -S test.otest.o: file format elf64-x86-64Disassembly of section .text:0000000000000000 <main>:int main(){0: f3 0f 1e fa endbr644: 55 push rbp5: 48 89 e5 mov rbp,rspint a = 1;8: c7 45 f8 01 00 00 00 mov DWORD PTR [rbp-0x8],0x1int b = 2;f: c7 45 fc 02 00 00 00 mov DWORD PTR [rbp-0x4],0x2a = a + b;16: 8b 45 fc mov eax,DWORD PTR [rbp-0x4]19: 01 45 f8 add DWORD PTR [rbp-0x8],eax1c: b8 00 00 00 00 mov eax,0x0}21: 5d pop rbp22: c3 ret
左侧的数字就是一条条机器码，右边一系列 push，mov 等是对应的汇编代码，一行 C 语言代码，有时候只对应一条机器码和汇编代码，有时候则是对应两条机器码和汇编代码。汇编代码和机器码之间是一一对应的。
解析指令和机器码
CPU 常见指令的五大类别：
第一类是算术类指令。我们的加减乘除，在 CPU 层面，都会变成一条条算术类指令。
第二类是数据传输类指令。给变量赋值、在内存里读写数据，用的都是数据传输类指令。
第三类是逻辑类指令。逻辑上的与或非，都是这一类指令。
第四类是条件分支类指令。日常我们写的“if/else”，其实都是条件分支类指令。
最后一类是无条件跳转指令。写一些大一点的程序，我们常常需要写一些函数或者方法。在调用函数的时候，其实就是发起了一个无条件跳转指令。
不同的 CPU 有不同的指令集，也就对应着不同的汇编语言和不同的机器码。我们选用最简单的 MIPS 指令集，来看看机器码是如何生成的。
MIPS 的指令是一个 32 位的整数，高 6 位叫操作码（Opcode），也就是代表这条指令具体是一条什么样的指令，剩下的 26 位有三种格式，分别是 R、I 和 J。
R 指令是一般用来做算术和逻辑操作，里面有读取和写入数据的寄存器的地址。如果是逻辑位移操作，后面还有位移操作的位移量，而最后的功能码，则是在前面的操作码不够的时候，扩展操作码表示对应的具体指令的。
I 指令，则通常是用在数据传输、条件分支，以及在运算的时候使用的并非变量还是常数的时候。这个时候，没有了位移量和操作码，也没有了第三个寄存器，而是把这三部分直接合并成了一个地址值或者一个常数。
J 指令就是一个跳转指令，高 6 位之外的 26 位都是一个跳转后的地址。
add $t0,$s2,$s1
对应的 MIPS 指令里 opcode 是 0，rs 代表第一个寄存器 s1 的地址是 17，rt 代表第二个寄存器 s2 的地址是 18，rd 代表目标的临时寄存器 t0 的地址，是 8。因为不是位移操作，所以位移量是 0。把这些数字拼在一起，就变成了一个 MIPS 的加法指令。为了读起来方便，我们一般把对应的二进制数，用 16 进制表示出来。在这里，也就是 0X02324020。这个数字也就是这条指令对应的机器码。<br />
总结延伸
我们在这一讲的开头介绍的打孔卡，其实就是一种存储程序型计算机。只是这整个程序的机器码，不是通过计算机编译出来的，而是由程序员，用人脑“编译”成一张张卡片的。对应的程序，也不是存储在设备里，而是存储成一张打好孔的卡片。但是整个程序运行的逻辑和其他 CPU 的机器语言没有什么分别，也是处理一串“0”和“1”组成的机器码而已。
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