冯诺依曼架构
冯诺依曼架构主要特点
1.以运算单元为中心
2.采用存储程序原理
3.存储器是按地址访问、线性编址的空间
4.控制流由指令流产生
5.指令由操作码和地址码组成
6.数据以二进制编码
冯诺依曼架构
五大组成部分：运算器，控制器，存储器，
输入设备，输出设备
采用二进制表示数据
能自动从存储器中取出指令，处理后执行
现代CPU特点及执行程序
现代CPU特点
1. 多核和多线程
2. 高频率和高性能
3. 能效优化
4. 高级缓存系统
5. 向量化和SIMD指令、虚拟化支持
6. 安全性和可靠性
7. 集成和片上系统（SoC）
现代CPU
结构复杂
制造难度大
运算能力强
应用广泛
计算机的六大类指令:
MOV A,B 赋值
LOAD A,B 装载
STORE A,B 存储
ADD A,B 加和
TEST A 测试
BEQ Z 跳转
CPU执行程序:
- CPU只能执行机器码
- 高级语言程序需要编译生成机器码才能执行
- CPU所有执行指令都来自存储器
- 指令中包含操作和数据
- 执行过各需要借助CPU内的寄存器
- CPU内部的PC寄存器的特殊作用
条件判断指令处理
为什么以ARM内核作为学习参考:
1.简洁的指令集
2.广泛应用
3.低功耗设计
4.开放的资源
5.系统支持
6.软硬件生态
CPU的循环处理
影响循环处理的部分因素:
- 数据依赖性
- 分支预测
- 寄存器分配
条件循环指令处理
- 跳转指令其实就是改变PC寄存器(R15)
- 如果要带条件就看CPSR寄存器的NZCV
- 条件执行的区域取决于CPSR的条件变化
- 指令的条件码根据不同的数据的比较选择
函数调用的底层处理
没有参数的调用与返回
- bl 指令同时影响两个寄存器pc（r15) 和 lr(r14)
- mov r15,r14 指令将把lr里保存的指令地址恢复到pc中，实现函数返回
函数参数传递
- 少于等于三个参数时，直接使用r0,r1,r2存放第 一、第二、第三个参数。
- 再多的参数通过保存到栈空间，使用时从栈空间 取出
函数返回数据处理
有返回值，通过r0寄存器传递
寄存器中的数据保存
- 为了避免影响，在函数内使用的寄存器，使用前要先保存，使用后返回前要恢复
- 如果函数内还要调用函数，要先对lr进行保存， 然后再使用bl 跳转，第二级调用返回后先恢复lr， 再进行第一级调用的返回
数据保存到内存
- 先要知道保存到内存的位置（即地址）
- 使用STR可以把寄存器的数据保存到指定内存
- 使用LDR可以将指定内存中的数据读到寄存器
函数内变量的处理
函数内的常规操作流程
①如果需要，保存必要的寄存器内容
②操作sp，分配需要的内容空间
③运行函数相关功能
④释放分配的空间
⑤恢复保存过的寄存器的值，并使程序返回
栈所分配的空间局部有效
不可以在退出后继续使用，对应的存储空间后续会有别的函数使用
局部变量在函数返回后无法使用
全局变量的特点
①全局变量的定义DCD或DCB
②全局变量的内容会一直存在
③全局变量所有函数都可以访问
④全局变量太多了不方便管理