通用寄存器

　　MIPS秉承着指令数量少， 指令功能简单的设计理念，那这样的设计理念 是如何实现的呢？在这一节，我们就将来分析MIPS指令的特点。 　　相比于X86指令所提供的动辄上千页的指令说明，MIPS指令 只用这两页纸就可以说清楚了。MIPS指令的基本格式 就分为这三种，R型，I型和J型。R型指的是寄存器型， I型指的是立即数型，J型指的是转移型。 我们用这张表对MIPS的指令进行不同纬度的分类，横轴是按照指令的格式 分为R型、I型和J型，纵轴则是根据指令的功能类型分为运算指令、 访存指令和分支指令。首先，我们来看指令格式为R型的运算指令。 R型指令总共包含六个域，其中最高位的opcode域 是六个比特，最低位的funct域也是六个比特， 中间的四个域，均为五个比特，我们分别来看各个域的用途。 opcode域，用于指定指令的类型，对于所有的R型指令，这个域的值，均为零， 但这并不是说明R型指令只有一种，它还需要用funct域来更为精确的指定指令的类型。所以说，对 于R型指令，实际上一共有12个比特操作码， 那大家可以思考一下，为什么不将opcode域和funct域合并成一个12比特的域呢？ 那样岂不是更直观明了吗？我们再来看这些5比特的域。 RS域，这个域通常用来指定第一个源操作数所在的寄存器编号， rt域通常用来指定第二个源操作数所在的寄存器的编号，

　　MIPS是精简指令系统的代表，采用了与X86相反的设计理念，并引领了精简指令系统的潮流， 那就让我们一起来看一看这究竟是怎么一回事。R ISC是精简指令系统计算机的简称，与之相对，之前的计算机上的指令系统就被称为 复杂指令系统，X86就是其中的代表。 现在MIPS处理器已经不再应用在计算机产品中了， 但是在广义的计算设备包括数字电视，游戏机，网络设备 等领域仍然有广泛的应用。 　　第一代的MIPS是32位的，在1985年推出了对应的处理器，R2000，90年， R3000处理器对应着第二代的MIPS，92年，MIPS扩展到了64位，94年，64位的MIPS又 进一步升级，96年的MIPS5并没有对应的处理器， 然后在99年，MIPS指令系统进行了较大的调整，形成了MIPS32，到了99年，以MIPS5为基础， 推出了MIPS64指令系统，MIPS的设计指导思想非常的简单， 从它的名字就可以看出来。MIPS全称的含义是一个流水线不会互锁的微处理器，流水线是 现代微处理器为提高性能而采用的一项技术，而流水线中的互锁 则是导致流水线性能降低的一个非常重要的因素。从这个名称也可以看出，MIPS的 指导思想是希望其指令的设计能让微处理器运行的更快，性能更好。 所以它主要的关注点是减少指令的类型，并且降低指令的复杂度，所以在MIPS指令系统当中， 指令的总数是很少的。

　　x86指令种类繁多，数量庞大， 在这一节我们将会学习x86指令的分类，并分析其中最为基础的一部分指令。 通常一个指令系统主要包括这几类指令。 运算指令，比如加、减、乘、除这样的算术运算，以及与、或、非这样的逻辑运算。 还有传送类指令，比如把数据从存储器送到通用寄存器，或者从通用寄存器送到I/O接口等等。 有了这两类指令，计算机就可以从外界获取数据， 并在内部完成运算，最后将结果输出到外界。但是如果你想编制比较复杂的程序，例如像高级语言当中if e lse这样的语句，或者是for while这样的循环语句， 那就需要用到转移类指令，另外还需要有一些对CPU进行控制的指令。 那无论是哪一类指令，我们首先要关心的就是它究竟改变了什么。 例如一条加法指令，它会改变通用寄存器的内容， 或者有可能改变标志位，再有是改变存储器单元的内容，或者改变外设端口的内容， 还有可能改变指令指针以及其他的情况。 那我们在学习到新的指令的时候，一定要认真地想清楚这条指令 究竟改变了哪些地方，又对后续的指令会产生什么样的影响。 　　现在我们就通过一个示例程序来讲解几个常用的指令。 这个程序的目的是进行两个数的求和运算， 这两个数比较大，可能有很多个字节，第一个数存放在2000H开始的 存储器空间中，第二个数存放在3000H开始的存储器空间中。 而且我们希望这个程序有一定的灵活性，可以适应不同长度的数。

linux文件的索引节点至少提供POSIX标准下指定的如下属性： 1、文件类型 2、与文件相关的硬链接个数 3、以字节为单位的文件长度 4、设备标识符 5、在文件系统中标识文件的索引节点号 6、文件拥有者的UID 7、文件的用户组ID 8、几个时间戳，标识索引节点状态改变的时间、最后访问时间以及最后修改时间 9、访问权限和文件模式 当内核暂停一个进程的执行时，就把几个相关处理器寄存器的内容保存在进程描述符中，这些寄存器包括： 1、程序计数器（PC，指向下一条将要执行的指令）和栈指针（SP）寄存器 2、通用寄存器 3、浮点寄存器 4、包含CUP状态信息信息的处理器控制寄存器（处理器状态字，Processor Status Word） 5、用来跟踪进程对RAM访问的内存管理寄存器 内核分配给进程的虚拟地址空间由以下内存区组成： 1、程序的可执行代码 2、程序的初始化代码 3、程序的未初始化代码 4、初始程序栈（即用户态栈） 5、所需共享库的可执行代码和数据 6、堆（程序动态请求的内存） 来源： https://www.cnblogs.com/open1024/p/11792905.html

一、GPIO 　　GPIO（英语：General-purpose input/output），通用型之输入输出的简称，功能类似 8051 的P0—P3，其接脚可以供使用者由程控自由使用，PIN脚依现实考量可作为通用输入（ GPI ）或通用输出（ GPO ）或通用输入与输出（ GPIO ），如当clk generator, chip select等。 既然一个引脚可以用于输入、输出或其他特殊功能，那么一定有寄存器用来选择这些功能。对于输入，一定可以通过读取某个寄存器来确定引脚电位的高低；对于输出，一定可以通过写入某个寄存器来让这个引脚输出高电位或者低电位；对于其他特殊功能，则有另外的寄存器来控制它们 来源： https://www.cnblogs.com/leolzi/p/11784515.html

寄存器是cpu的组成部件之一，cpu在进行计算时，因为速度太快的原因，无法与内存（DRAM）直接进行操作。所以需要将所需的数据先从内存中提取到寄存器中，在对寄存器进行操作。 为了缓解DRAM与cpu的速度差，计算机在cpu与DRAM之间还有一个cache组件（SRAM），从内存中取出数据到寄存器中需要一个cpu指令周期，但如果预先放在cache中的话便可以直接使用，大大节约了取到数据的时间。 从8086这一代cpu开始，intel进入了x86时代，由于最早出现的8086是16位的cpu，寄存器能存储的位数也为16位，例如我们熟悉的AX，BX，CX，DX寄存器。 从i386这一代cpu开始，32位处理器开始进入市场，这个时候寄存器也升至32位，除了包含先前16位所有的寄存器外，还把通用寄存器、指令寄存器和标志寄存器从16位扩充成32位，并增加了2个16位段寄存器FS和GS。 之后的64位x86-64也是对x86架构的扩展。 这里以32位cpu的寄存器为例 在32位cpu中有： 4个数据寄存器（EAX、EBX、ECX、EDX） 2个变址和指针寄存器（ESI、EDI） 2个指针寄存器（ESP、EBP） 6个段寄存器（ES、CS、SS、FS、GS） 1个指令指针寄存器（EIP） 1个标志寄存器（EFlags） 主要用于保存操作数和运算结果等信息。 PS：在16位cpu中，AX，BX，CX

1. 通常可按哪5个因素对计算机指令集结构进行分类？ (1) 在CPU中操作数的存储方法。 (2) 指令中显式表示的操作数个数。 (3) 操作数的寻址方式。 (4) 指令集所提供的操作类型。 (5) 操作数的类型和大小。 2. 在对计算机指令集结构进行分类的5个因素中，哪一种是各种指令集结构之间最主要的区别？ CPU中操作数的存储方法，即在CPU中用来存储操作数的存储单元的类型，是各种指令集结构之间最主要的区别。 3. 根据CPU内部存储单元类型，可将指令集结构分为哪几类？ 堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构、通用寄存器型指令集结构。 4. 堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构和通用寄存器型指令集结构分别有什么优缺点？ 指令集结构类型 优点 缺点 堆栈型 是一种表示计算的简单模型；指令短小 不能随机访问堆栈，从而很难生成有效代码。同时，由于堆栈是瓶颈，所以很难被高效地实现 累加器型 减少了机器的内部状态；指令短小 由于累加器是唯一的暂存器，这种机器的存储器通信开销最大 寄存器型 易于生成高效的目标代码 所有操作数均需命名，且要显式表示，因而指令比较长 5. 现代 大多数机器均采用通用寄存器型指令集结构，为什么？ 主要有两个方面的原因，一是寄存器和CPU内部其他存储单元一样，要比存储器快；其次是对编译器而言，可以更加容易、有效地分配和使用寄存器。 6.

　　执行指令是计算机过程的核心， 理解了指令如何执行呢，也就把握住了计算机运行原理的关键。 在这一节，我们就一起来看这个模型机是如何执行指令的。 　　现在我们已经有了这样一个模型 而且我们也知道了计算机执行一条指令的主要步骤包括取指、译码、执行、回写。 那我们就像在这个模型机上尝试执行一条计算机的指令。 这里给出了一个例子，我们想执行的这条指令是ADD R0, [6]，这样的一个指令格式代表什么含义呢？从外边，我应该能看出来这是一条加法指令。 那么这个加法应该有两个源操作数，其中一个就是通用寄存器R0的内容； 另一个[6]，中括号就代表是存储单元的内容。 那么，中括号里面带一个6说明是地址为6的存储单元的内容。 我们把这两个原操作数相加，就可以得到一个运算结果。 那么，在我们这种格式指令当中，默认第一个操作数即是源操作数又是目的操作数。 这个运算结果就会更新到通用寄存器R0中。 　　现在我们就来看这条指令是如何在模型机上执行的。 假设模型机的当前状态已经有了一些初始值， 我们需要注意的是CPU中的R0 所保存的值是00000011，这等于10进制的3。 而存储单元地址为6的存储单元的内容是00000010， 相当于10进制的2。 那么我们所要做的，就是把这个存储单元的数和R0当中的数相加，最后再放到R0中。 我们还看到PC寄存器也就是指向下一条指令地址的寄存器，保存的值是 0001

背景：这本书之前看了大部分，但要批评自己心急了，看了之后实验没做，收获很少，所以决定重新学一遍，记录和分享我在每一章的收获（主要记录实操）。 第一章 基础知识 汇编组成：汇编指令，伪指令，其他符号。 一个存储单元（byte）可以储存8个bit，即8位二进制 最终运行汇编程序的是CPU 第二章 寄存器 8806CPU寄存器：16位，可存放两个字节，14个寄存器：AX,BX,CX,DX,SI,DI,SP,BP,IP,CS,SS,DS,ES,PSW。 通用寄存器：AX,BX,CX,DX 通用寄存器可分为两个独立8位寄存器使用： AX -->AH + AL BX-->BH + BL CX-->CH + CL DX-->DH + DL 8086一次可以处理以下两种尺寸的数据： 字节（byte）：由8 bit组成，可以存于8位寄存器 字（bit）：word，一个字由两个字节构成，两字分别为高位字节和低位字节 ;传送指令 mov ax,18 mov ax,bx ;增加指令 add ax,8 add ax,bx 问题2.1 指令 指令结束之后AX中的数据 指令结束之后BX中的数据 mov bx,2000H 6226H 2000H add ax,bx 8226H 2000H mov bx,ax 8226H 8226H add ax,bx 044CH 8226H 计算结果为1044CH

一、为什么要学习和了解汇编 编译器基于编程语言的规则，目标机器的指令集和操作系统遵循的惯例，经过一系列的阶段生成机器代码。GCC c语言编译器以汇编代码的形式产生输出，汇编代码是机器代码的文本表示，给出程序中的每一条指令。然后GCC调用汇编和链接器，根据汇编代码生成可执行的机器代码。这一章节其实就是来更加深入的认识和理解汇编代码 现在我们更多接触的都是一些高级语言，如JAVA,GO，Python,其实用这些语言的时候，更大程度上，已经屏蔽了一些程序的细节，即机器级的实现。但是如果是用汇编语言，程序员就必须制定程序用来执行计算的低级指令。 那么为什么我们还要学习和了解汇编呢？ 虽然现在编译器已经替我们做了生成汇编代码的大部分工作，但是作为程序员，如果我们能够阅读和理解汇编代码将是一个非常重要的技能，好处是： 能够理解编译器的优化能力分析代码中隐含的低效率 如我们通过线程包写并发程序时，了解不同线程是如何共享程序数据或保持数据私有的，以及准确知道如何在哪里访问共享数据，这些在机器代码都是可见的 二、历史 Inter的处理器系统俗称x86，第一代处理器是8086，一个单芯片，16位微处理器，主要为 IBM PC 和 DOS 设计，有 1MB 的地址空间。八年后的 1985，第一个 32 位 Intel 处理器(IA32) 386 诞生。2004 年，奔腾(Pentium) 4E