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指令与程序

来源:尚品中国| 类型:网站百科| 时间:2014-06-17
简单地说,计算机指令就是指挥计算机工作的指示和命令,程序就是一系列按一定顺序排列的指令,计算机的工作过程就是执行程序的过程。

指令与程序

1.指令

计算机中的控制器靠指令来指挥机器工作,人们用指令表达自己的意图,并交给控制器执行。通常一条指令包括两方面的内容:操作码和操作数,操作码决定要完成的操作,操作数指出参加运算的数据及其所在的单元地址。

在计算机中,指令以二进制编码的形式存放在存储器中。

在一条指令的执行过程中,首先是取指令和分析指令,即按照程序规定的次序,从内存取出当前要执行的网站设计指令,并送到控制器的指令寄存器中,对所取的指令进行分析,也就是根据指令中的操作码确定计算机应进行什么操作。其次是执行指令,即根据指令分析结果,由控制器发出完成操作所需的一系列控制信号,以便指挥有关部件完成这一操作,同时还为取下一条指令做好准备。

2.指令系统

一台计算机所能执行的各种不同指令的全体,称为该计算机的指令系统。每一种计算机均有自己特定的指令系统,其指令内容和格式有所不同。

尽管为不同CPU所设计的指令系统各不相同,但基本上所有的计算机都包含以下几种类型的指令:数据传送类指令、输人输出(I/O)类指令、算术运算类指令、逻辑运算类指令、移位操作类指令、程序控制类指令、串操作类指令、处理机控制类指令、数据转换类指令等。

在计算机指令系统的优化发展过程中,出现过两个截然不同的优化方向:复杂指令集计算机(Complex Instruction Set Computer, CISC)技术;精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer, RISC)技术。这里的计算机指令是指计算机最低层的机器指令,也就是CPU能够直接识别的指令。

计算机系统越来越复杂,同时要求其指令系统的构造能使得计算机系统的整体性能更快、更稳定。最初,人们采用的优化方法是设置一些功能复杂的指令,把一些原来要由软件实现的、常用的功能改用硬件的指令系统实现,也就是通过增加硬件的复杂性来获得高性能,这就是CISC技术的思想。

日趋庞杂的指令系统不但不易实现,而且还有可能降低系统的性能。1979年,以帕特逊教授为首的一批计算机科学家开始在加州大学伯克利分校开展这一研究。结果发现,计算机中各种指令的使用率相差悬殊:一个典型程序的运算过程所使用指令的80,仅仅是其指令系统中20%的指令,事实上,使用最频繁的指令是存、取和相加等简单指令。因此,长期致力于复杂指令系统的设计,实际上是在设计一种难以在实践中用得上的指令系统的处理器。

RISC技术是在20世纪80年代发展起来的,其基本思想是尽量简化计算机指令功能,只保留那些功能简单、能在一个节拍内完成执行的指令,而把较复杂的功能用一段子程序来实现。

3.程序

计算机程序(通常简称为程序,在我国港澳台地区称为程式)是指遵循一定规则和思想组织起来的、能正确完成指定工作的指令序列。现在的计算机还无法直接理解人类的自然语言,所以还不能用自然语言编写计算机程序。程序通常用某种程序设计语言编写,运行于某种目标机器上。

编写程序(即编程,其专业术语是“程序设计”)是一项系统而烦琐的工作,需要程序设计人员具有相应的专业基础知识,更需要有良好的编程习惯和风格。就像是盖房子一样,首先要设计图纸,然后再动工。

编写程序的过程包括问题分析、结构设计、用户界面设计、代码设计与调试、维护等.通俗地说,问题分析是要明确程序要完成什么功能、达到什么样的效果等,结构设计是指对程序的整体框架进行设计;用户界面设计是指对程序运行时与用户交互的输入输出界面的设计;代码设计则进行程序代码的编写,然后通过调试尽可能地排除程序中的错误,以确保程序的功能性和正确性;对于使用中的程序还9要进行维护,以修改错误或进行功能和性能上的升级。
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