寄存器/指令集/中断、异常处理机制介绍

　　寄存器
　　堆栈寄存器
　　pc寄存器
　　状态寄存器
　　运算寄存器
　　寄存器是cpu内部的基本资源。不管cpu的代码执行到什么时候，这些资源都是共享的，所以在cpu发生中断、函数调用、线程切换的时候，都需要对这些寄存器进行保护，常用的基本措施就是把它们保存到临时堆栈当中去。堆栈寄存器记录了当前堆栈使用到了什么地方，pc寄存器则记录当前代码跑到了什么地方，下一条指令在什么地方等。状态寄存器则保存了当前cpu的执行情况，包括计算有没有溢出、中断是关还是开、有没有o除数异常等等。至于运算寄存器就因cpu而异了，有的cpu寄存器比较少，比如说x86的寄存器；有的cpu寄存器就比较多，比如说powerpc。运算寄存器的用途很多，比如说数据访问、计算、移位、返回计算结果等等。

　　指令集
　　寻址指令
　　数学运算指令
　　逻辑运算指令
　　软中断指令
　　跳转指令
　　远程调用指令
　　io访问指令
　　栈操作指令
　　指令集在某种程度上直接决定了某一种cpu的类型。就像intel和amd生产的cpu虽然有差别，但是它们的cpu使用的都是x86的指令集，而marwell、samsung和高通生产的cpu当然也不同，但是它们的指令集都是arm指令集。所以，如果软件在marwell上跑，一般来说也可以在Samsung上跑起来。指令集很复杂，内容很多。但是通常来说，上面这些内容都是cpu所必须要完成的几种指令。当然重中之重的还是中断和栈处理指令。

　　中断、异常处理机制
　　不管是什么cpu，中断部分的内容都是少不了的。试想一想，如果一颗cpu只知道不停地运行，那么它的执行效率实际上是很低的。拥有了中断的cpu不仅使得cpu可以和更多的外设io打交道，还能极大地提高自身运行的效率。不同的cpu处理中断的方法其实都差不多，在整个cpu的地址空间里面，通常在低地址区域会有一张中断向量表，表中每一项记录了每一个中断对应的处理函数。
　　所以，只要中断发生时，cpu就会首先将下一条pc地址压入堆栈，然后跳转到中断向量表中对应的中断地址处执行的相应的处理函数。这个过程是cpu自动完成的，不需要我们关心。这样对我们来说，它和cpu中的函数调用其实没有什么区别。等待中断处理结束后，我们使用ret指令返回到之前压入的那个ip地址处，继续下面的代码。整个过程就好像中断根本没有发生过一样。
　　所以，对于cpu的了解其实主要就是对寄存器、指令集和中断的了解。有了对中断和堆栈的深入理解，其实也就没有什么困难的了。在这里我们大家可以考虑一个问题，如何在Windows或者linux下仿真中断完成我们的操作系统开发呢？大家可以自己先思考一下，我们会在随后的博客中继续介绍。整篇文章，我们没有介绍编码的相关内容，其实只要把这里的基本概念弄清楚了，剩下来其实就是一些流程性的工作了。在软件开发中，设计其实是最难的，剩下的才是开发和调试。