指令如何工作

你知道 CPU 会逐条执行指令。但 CPU 怎么知道下一条要运行哪条指令？指令存储在哪里？指令实际是什么样的？

指令是数字。

这是关于计算机的一个基本事实。一切都是数字。你处理的数据（比如数字 42）是数字。数据所在的地址（比如 1000）是数字。指令本身（比如 mov、add、cmp）也是数字。

当你编写像 mov rax, 5 这样的汇编代码时，汇编器会将这段人类可读的文本转换成 CPU 能理解的数字。这个数字称为指令代码。

指令存储在哪里？

指令像数据一样存储在内存中。指令没有单独的内存。相同的内存中存储着：

• 数据（数字、字符、数组）
• 指令（程序本身）

字节本身不会说明它们是指令还是数据。CPU 会把程序计数器所指向的内存地址中的内容当作下一条指令。在现代系统中，操作系统会将存放程序指令的内存标记为可执行，CPU 会拒绝运行未以这种方式标记的内存中的字节，例如程序的数据。你在第 0.1 课中简要了解过 PC。现在该准确了解它的工作原理了。

程序计数器（也称为指令指针）是 CPU 内部的一个特殊寄存器。它唯一的作用是保存下一条要执行的指令的内存地址。

取指执行周期：

CPU 会永远重复以下三个步骤：

简单示例：

如果 PC = 1000，CPU 会：

• 获取地址 1000 处的指令
• 执行它
• 将 PC 移动到下一个地址（1000 + 指令大小）

然后，它会使用新的 PC 值重复执行。

指令的形式：

每条指令都有两部分：

有些指令有一个操作数（例如 inc rax，用于加 1）。有些有两个操作数（例如 mov rax, 5）。有些有三个操作数（例如某些架构中的 add rax, rbx, rcx）。