《程序是怎样跑起来的》｜第1章 对程序员来说CPU是什么

热身问答

问题：

1. 程序是什么？
2. 程序是由什么构成的？
3. 什么是机器语言
4. 正在运行的程序存储在什么位置？
5. 什么是内存地址？
6. 计算机的构成元件中，负责程序的解释和运行的是哪个？

答案：

1. 程序是指示计算机每一步动作的一组指令
2. 指令和数据
3. cpu可以直接识别并使用的语言
4. 内存
5. 内存中，用来表示命令和数据存储位置的数值

解析：

1. 一般所说的程序，比如运动会、音乐会的程序等，指的是“行事的先后顺序”。计算机程序也是一样的道理
2. 程序是指令和数据的组合体。例如“print(hello world)” print是指令，hello world是数据
3. CPU能够直接识别和执行的只有机器语言。使用C、Java等语言编写的程序，最后都会转化成机器语言。
4. 硬盘和磁盘等媒介上保存的程序被复制到内存后才能运行
5. 内存中保存命令和数据的场所，通过地址来标记和制定。地址由整数值表示。
6. 计算机的构成元件中，根据程序的指令来进行数据运算，并控制整个计算机的设备被称为CPU。大家熟知CMD 锐龙就是CPU的一种。

本章重点：

首先看一下解释和运行程序的CPU。

程序员还需要理解CPU是如何运行的，特别是要弄清楚负责保存指令和数据的寄存器的机制

寄存器是CPU内部用来存放数据的一些小型存储区域，用来暂时存放参与运算的数据和运算结果

1.1 CPU的内部结构解析

程序启动后，根据时钟信号，控制器会从内存中读取指令和数据。通过对这些指令加以解释和运行，运算器就会对数据进行运算，控制器根据该运算结果来控制计算机

1.2 CPU是寄存器的集合体

1.3 决定程序流程的程序计数器

1.4 条件分支和循环机制

程序的流程分为顺序执行、条件分支和循环三种。

1.5 函数的调用机制

函数调用中程序计数器和栈的职能

在编译高级编程语言的程序后，函数调用的处理会转换成call指令，函数结束的处理会转换成return指令。

1.6 通过地址和索引实现数组

综合使用地址和索引来决定实际地址

1.7 CPU的处理其实很简单

机器语言指令的主要类型和功能