CPU 执行程序的秘密,藏在了这 15 张图里
发布日期:2021-05-09 08:14:56 浏览次数:24 分类:博客文章

本文共 22479 字,大约阅读时间需要 74 分钟。


������

��������������������������������� a = 1 + 2 ������������������������ CPU ���������������

������������������������������������������ 32 ������ 64 ������������������������������ 32 ��������������������������������� 64 ���������������������64 ��������������������������������� 32 ������������������������������������������������������

CPU ��������������������������������� CPU ������������ 32 ������ 64 ��������������� 64 ��������� 32 ��� CPU ���������������������64 ��� CPU ������������������������ 32 ��� CPU ���������������

���������������������������������������������������������������������������������������������


������

������������������������

������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������

���������������http://www.kristergustafsson.me/turing-machine/

���������������������������������

  • ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
  • ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
  • ������������������������������������������������������������������������������������
    1������������������������������������
    2������������������������������������������������������������������������������������������
    3������������������������������������������

��������������������������������������������������������������� 1 + 2 ������������������������������������������������������������

  • ������������������������ ���1���2���+������ 3 ������������������������������������ 3 ������������������������������������ 1 ���������������������������
  • ������������������������ 1 ������������������������������������������������������������������
  • ������������������������������������������������������������ 2 ������������������������������������������������������������������������������������������������ 1 ��� 2���
  • ������������������������������������������������ + ��������������������� + ������������ + ������������������������������������������������������������ + ������������������������������������������������������������ + ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 1 ��� 2 ��������������������������������������� 3 ���������������������
  • ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 3 ������������������������������

������������������������������ 1 + 2 ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������


������������������

��� 1945 ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5 ���������������������������������������CPU������������������������������������������������������

��� 5 ������������������������������������������������������������ 5 ���������������������������

������

������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������bit��������� 0 ��� 1������������������������������������byte������1 ������������ 8 ������

��������������������� 0 ������������������������������������������������������������������������������ - 1������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������

��������������������������������������� CPU���32 ������ 64 ��� CPU ���������������������������������������������������������

  • 32 ��� CPU ������������������ 4 ������������
  • 64 ��� CPU ������������������ 8 ������������

��������� 32 ������ 64 ������������������ CPU ������������

��������� CPU ��������������������������������������������������������������� 8 ������ CPU��������������������������� 1 ��������� 0~255 ������������������������������������������������������ 10000 * 500 ������������������������������������������������CPU ������������������ byte ��������������������� CPU ��������������������������������������������������������� 32 ��� CPU ��������������������������� 4294967295���

CPU ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� CPU ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

CPU ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� CPU ������������������������������ CPU ���������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������

  • ������������������������������������������������������������������������������������������������������������
  • ������������������������������ CPU ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
  • ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

������

��������������� CPU ������������������������������������������������������������ 3 ������

  • ��������������������������� CPU ������������������������������
  • ���������������������������������������������
  • ������������������������������������������������������������������������������������CPU ������������������������������������������������������������������

��� CPU ������������������������������������������������������������������

  • ������������������������������������������������������������
  • ���������������������������������������������

���������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� CPU ���������������������������������������������������������


��������������� CPU ������

��������������������������������������������������������������������������������������������� 0������������������������ 1���

������������������������������������������������������ 101 ������������������������������������ 5������������������������������������������������������������ 1 bit ��������������� 0 ��� 1��������������� 101 ������������������������ 3 ���������������������������������������������������

������������������������������������������������������������ bit ��������������������� bit ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ CPU ��������������������������������������������������������������������������� 1 ��������������������������� ���0 ��� 1��������������������������� CPU ������������������ 2 ������������������������������ CPU ������ 4G ��������������������������� 32 ������������������������ 2 ^ 32 = 4G���

������������������������������������������������������ CPU ���������

CPU ������������������������������������������������ 32 ��� CPU ������ 40 ��������������������������������������������������������������������������������������������� 32 ������ CPU ��������� 32 ������������������������������ 32 ��� CPU ������������������������ 32 ���������������������������������������

��������� 32 ��� CPU ��������������� 64 ������������������������������������ 2 ��� 64 ������������������ 2 ��������� 32 ������������ 2 ��������� 32 ��������������������������������������������� 32 ������������������������������������������������������ 32 ������������������������������������������������������������������������ 32 ��� CPU ��������������������������������������� 64 ���������������������

������ 64 ��� CPU ������������������������������������ 64 ��������������������������� 64 ��� CPU ������������������ 64 ��������������������� 64 ��� CPU ������������������������������������ 64 ���������������������

������������������ 64 ��� CPU ��������� 32 ��� CPU ��������������������������������������� 32 ��������������������������������������������������� 32 ������������������������32 ������ 64 ��� CPU ������������������������������������������������ 32 ������������������������64 ���������������������������������

���������32 ��� CPU ������������������ 4GB ������������������������ 8 GB ��������������������������� 64 ��� CPU ������������������������������������������������������ 2^64���


���������������������������

������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� CPU ������

��� CPU ������������������������������

  • ������������CPU ������������������������������������������������������������������������������ CPU ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� CPU���CPU ���������������������������������������������������������������������������������������
  • ������������CPU ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
  • ������������CPU ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ CPU ������������������������ 32 ������ CPU������������ 4 ������������������ 4 ������������������������������������������������������������������ 4���

���������������������������������������������������������CPU ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

CPU ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ CPU ������������������


a = 1 + 2 ������������������

������������������������������������������������������ a = 1 + 2 ���������������������������������������������������������������������������������

CPU ������������ a = 1 + 2 ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������������������������������������� 0 ��� 1 ������������������������������������������������������������������������������������������������ CPU ������������������������������

��������������� a = 1 + 2 ��� 32 ��� CPU ������������������

������������������������������������������������������������ 1 ��� 2 ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 1 ��� 2 ������������������

  • ������ 1 ������������ 0x100 ���������
  • ������ 2 ������������ 0x104 ���������

������������������������������������������������������������������������������������������������������

��������������� a = 1 + 2 ��������� 4 ������������������������������������������������ 4 ������������������������ 0x200 ~ 0x20c ���������������

  • 0x200 ������������ load ��������� 0x100 ������������������ 1 ������������������ R0���
  • 0x204 ������������ load ��������� 0x104 ������������������ 2 ������������������ R1���
  • 0x208 ������������ add ������������������ R0 ��� R1 ������������������������������������������������ R2���
  • 0x20c ������������ store ������������������ R2 ��������������������������������� 0x108 ��������������������������������������� a ���������������������

������������������������������������������������������������������������������ 0x200 ������������������������������ 4 ������������

��������������������������������� 32 ��� CPU ������������������������������������ 32 ������������������������������������������������ 4 ������������

������������������������������������������������������������������������ int ��������������������� 4 ������������char ��������������������� 1 ������������

������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������CPU ������������������������������������������������

��������� CPU ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ MIPS ���������������������������������������������������������������������������������������������������������

MIPS ������������������ 32 ������������������ 6 ��������������������������������������������������������������������������������� 26 ������������������������������������������������������������������������������R���I ��� J���

���������������������������������������������

  • R ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
  • I ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
  • J ��������������������������� 6 ������������ 26 ������������������������������������

������������������������������������������������������add ������������������ R0 ��� R1 ��������������������������������������� R3���������������������������

������������ add ��������������� R ���������������

  • add ��������� MIPS ��������������������� 000000��������������������������������� 100000������������������������������������������ MIPS ������������������������������������
  • rs ������������������������ R0 ��������������� 00000���
  • rt ������������������������ R1 ��������������� 00001���
  • rd ������������������������������ R2 ��������������� 00010���
  • ��������������������������������������������� 00000

��������������������������������������������� 32 ������ MIPS ��������������������������� 16 ������������������������������ 0x00011020���

������������������������������������������������������������������������������������������CPU ���������������������������������������������������������������������������������

��������������� CPU ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 4 ������������������ 4 ���������������������������

������������������������������

  1. CPU ��������������������������������������������������������������������������� Fetch���������������������
  2. CPU ������������������������������������������ Decode���������������������
  3. CPU ��������������������������������� Execution���������������������
  4. CPU ��������������������������������������������������������������������������������������� Store���������������������

��������� 4 ���������������������������������������Instrution Cycle������CPU ���������������������������������������������������������������

������������������������������������������������������������������������������

  • ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
  • ������������������������������������������������������
  • ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������

������������������������������������������ 5 ���������

  • ������������������������������������ store/load ������������������������������������������������mov ���������������������������������������������������������������������������
  • ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
  • ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ if-else���swtich-case���������������������
  • ��������������������������������������������������� trap���
  • ������������������������������������ nop������������ CPU ������������������������

���������������������

CPU ������������������������ GHz ��������������������������� 1 GHz ��� CPU��������������������������� 1 G������������ 1 ������������ 1G ������������������������������������������������������������������������������������������������������������

������ CPU ������������������������������������CPU ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� CPU ���������������������������������������������������������������

������������������������������

��������������������������������� CPU ��������������������������������������������������� CPU ������������������������������������ CPU ������������������CPU Cycles���������������������������Clock Cycle Time���������������

��������������������������������������������� CPU ��������������������������� CPU ��������������������������������������������������������� CPU ��� 2.4 GHz ������ Intel Core i5������������ 2.4 GHz ������������������������������������������������ 1/2.4G���

������ CPU ��������������������������������������������������������������� CPU ������������������������������������������������������������������ CPU ������������������������������������������������

��������������������������� CPU��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������ CPU ������������������������������������������������ CPU ���������������������������������������������������������������

������ CPU ������������������������������������������������������������ x ���������������������������������������Cycles Per Instruction��������� CPI������������������������ CPU ���������������������������������������

������������������������������������������������������������

  • ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
  • ������������������������������������ CPI��������������������������������������������������������������������� CPU ������������������������Pipline������������������������������ CPU ���������������������������������
  • ������������������������������������������������������������������������������ CPU ������������������������������������������������ CPU ������������������������������������ CPU ������������������������������������������������������CPU ���������������������������������������������CPU ���������������������

������������������������������������������������������������������������������������������������������������


������

������������������������������������������

64 ��������� 32 ��� CPU ���������������������64 ��� CPU ������������������������ 32 ��� CPU ���������������

64 ��������� 32 ��� CPU ���������������������������������������

  • 64 ��� CPU ������������������������ 32 ������������������ 32 ��� CPU ��������������������� 32 ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������64 ��� CPU ��������������������������������������� 32 ��� CPU ������������������������������
  • 64 ��� CPU ������������������������������������32 ��� CPU ������������������������ 4G������������������ 8G ������������������������������������������ 4G������ 64 ��� CPU ��������������������� 2^64������������ 32 ��� CPU ��������������������� 2^32���

������������������ 32 ������ 64 ������������������������������ 32 ��������������������������������� 64 ���������������������64 ��������������������������������� 32 ������������������������������������������������������

64 ������ 32 ������������������������������������ 64 ��������� 32 ���������

  • ������ 32 ������������ 64 ��������������������������������������������������������������������������������������������� 64 ������������ 32 ������������������������������������������������ 32 ������������������������ 64 ���������������
  • ������������������������������������������������������������������������������ 32 ������������������64 ������������������������������������������������������������������������������������������ 64 ��������������������������������� 64 ������������������������ 32 ���������������

������������������ 64 ������ 32 ������������ CPU ��������������������� 64 ������ 32 ������������������������������


������

������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������


������������

上一篇:天啦噜!知道硬盘很慢,但没想到比 CPU L1 Cache 慢 10000000 倍
下一篇:大学四年我是怎么写操作系统和计算机网络的?掏心掏肺的分享!

发表评论

最新留言

路过,博主的博客真漂亮。。
[***.116.15.85]2025年04月18日 19时36分13秒