汇编语言、寄存器分类及程序计数器

目录

一、计算机语言

汇编语言

寄存器分类

二、程序计数器

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一、计算机语言

计算机是由二进制构成的，它只能听懂二进制也就是机器语言，但是普通人是无法看懂机器语言的，这个时候就需要一种电脑既能识别，人又能理解的语言，最先出现的就是汇编语言。但是汇编语言晦涩难懂，所以又出现了像C、C++、Java的高级语言。

所以计算机语言一般分为两种：低级语言（机器语言，汇编语言）和高级语言。使用高级语言编写的程序，经过编译转换成机器语言后才能运行，而汇编语言经过汇编器才能转换为机器语言。

汇编语言

汇编语言表示的代码清单示例：

mov eax,dword ptr [ebp-8] /* 把数值从内存复制到eax */
add eax,dword ptr [ebp-0Ch] /* 把eax的数值和内存的数值相加 */
mov dword ptr [ebp-4],eax /* 把eax的数值（上一步的结果）存储在内存中*/

这就是采用汇编语言（assembly）编写程序的一部分。汇编语言采用 助计符(memonic) 来编写程序，每一个原本是电信号的机器语言指令会有一个与其对应的助记符，例如：mov，add 分别是数据的存储（move）和相加（addition）的简写。汇编语言和机器语言时一 一对应的。这一点和高级语言有很大的不同，通常我们将汇编语言编写的程序转换为机器语言的过程称为 汇编；反之，机器语言转化为汇编语言的过程称为 反汇编。

汇编语言能够帮助你理解计算机做了什么工作，机器语言级别的程序时通过 寄存器 来处理的，上面代码中的 eax，ebp 都是表示的寄存器，是CPU内部寄存器的名称，所以可以说 CPU是一系列寄存器的集合体。在内存中的存储通过地址编号来表示，而寄存器的种类则通过名字来区分。

寄存器分类

不同类型的CPU。其内部寄存器的种类，数量以及寄存器的数值范围都是不同的。不过，根据功能的不同，可以将寄存器划分为下面几类：

其中程序计数器、累加寄存器、标志寄存器、指令寄存器和栈寄存器都只有一个，其他寄存器一般有多个。

二、程序计数器

程序计数器（Program Counter）是用来存储下一条指令所在单元的地址。

程序执行时，PC的初值为程序第一条指令的地址，在顺序执行程序时，控制器首先按程序计数器所指出的指令地址从内存中取出一条指令，然后分析和执行该指令，同时将PC的值加1指向下一条要执行的指令。

可根据一个示例来看一下程序计数器的执行过程：

内存中配置程序示例

这是一段进行相加的操作，程序启动，在经过编译解析后会由操作系统把硬盘中的程序复制到内存中，示例中的程序将123和456执行相加操作，并将结果输出到显示屏上。由于使用机器语言难以描述，所以这里经过翻译后的结果，实际上每个指令和数据都可能分布在不同的地址上，但为了方便说明，把组成每一条的内存和数据放在一个内存地址上。

地址0100是程序运行的起始位置。Windows等操作系统把程序从硬盘复制到内存后，会将程序计数器作为设定为起始位置0100，然后执行程序，每执行一条指令后，程序计数器的数据会增加1（或者直接指向下一条指令的地址），然后，CPU就会根据程序计数器的数值，从内存中读取命令并执行，也就是说，程序计数器控制程序的流程。