文件名称：CPU工作原理-张孝祥java就业培训教程(带完整目录高清扫描版)
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更新时间：2024-06-27 18:04:23
单片机 操作系统
8.1 CPU工作原理 本节讨论 CPU执行指令的过程，通过这个过程来分析一个任务有哪些东西是它特有的， 即在任务切换时需要保存和恢复的内容有哪些。 【CPU 对指令的执行】 C 编译器把 C 语言源代码编译为一条条指令，这些指令也是以一个个数字代码的形式保 存的。不管它保存在什么地方（ROM 也好，RAM 也好），CPU 中总有一个寄存器 PC 指向下 一条要运行的指令。CPU 在每执行一条新指令时，会从 PC 指针所指的地方取出指令，然后 PC 指针会自动增加，指向下一条指令。 所以修改 PC 指针也就能够控制 CPU 执行代码的位置。C 编译器中的分支结构、循环结 构还有函数的调用，这些过程中的一个很重要的一点就是对 PC 指针的修改。比如调用一个 子函数实际上就是修改 PC 指针，使其指向子函数所在的代码空间，然后就会直接从子函数 处取指令执行；子函数返回时也是修改 PC 指针，使其指向父函数在调用子函数处的下一条 指令，使父函数能够接着运行。（注意在函数调用时除了修改 PC 指针还有其他事情要做，这 里暂不考虑） C 编译器会安排好 PC 指针的修改，它会根据具体函数调用的情况让程序在各个代码空 间之间跳转，也就是在各个函数之间跳转。在同一个函数调用链里的函数都有可能得到执行， 但是函数调用链之外的函数却得不到执行。此时就要手动修改 PC 指针，让 CPU 从一个函数 调用链跳转到另一个函数调用链，也就是从一个进程跳转到另一个进程执行。 【全局变量】 在 C 中申请的全局变量将会始终占用一段内存，它们的地址在程序执行的过程中固定不 变，并且 C 编译器会保证这段地址不会再次分配给其他地方。 【堆栈和 SP 指针】 在一条函数调用链（一个进程）中还有一个重要概念——堆栈。堆栈的数据结构简单表 示如下（取自*）： 堆栈在逻辑上有栈顶和栈底之分，栈底保存的是先入栈的元素，栈顶保存的是后入栈的 元素。有新数据存入时，会把数据保存在栈顶，要取出数据时也会从栈顶取出。所以它是一 种“先入后出”的方式。 此外，堆栈的使用需要一个栈顶指针（SP），它标识着栈顶的位置（但是不一定直接指 向栈顶的元素，参看后面堆栈的分类）。CPU 寄存器中有一个专门的 SP 指针。 36