IntelliJ IDEA 调试 Java 8

四个阶段的具体含义：

• CPU 通过程序计数器读取对应内存地址的指令，这个部分称为 Fetch(取得指令);
• CPU 对指令进行解码，这个部分称为 Decode(指令译码);
• CPU 执行指令，这个部分称为 Execution(执行指令);
• CPU 将计算结果存回寄存器或者将寄存器的值存入内存，这个部分称为 Store(数据回写);

上面这 4 个阶段，我们称为指令周期(Instrution Cycle)，CPU 的工作就是一个周期接着一个周期，周而复始。

事实上，不同的阶段其实是由计算机中的不同组件完成的：
 

加和运算 add 指令是属于 R 指令类型：

• add 对应的 MIPS 指令里操作码是 000000，以及最末尾的功能码是 100000，这些数值都是固定的，查一下 MIPS 指令集的手册就能知道的;
• rs 代表第一个寄存器 R0 的编号，即 00000;
• rt 代表第二个寄存器 R1 的编号，即 00001;
• rd 代表目标的临时寄存器 R2 的编号，即 00010;
• 因为不是位移操作，所以位移量是 00000

把上面这些数字拼在一起就是一条 32 位的 MIPS 加法指令了，那么用 16 进制表示的机器码则是 0x00011020。

编译器在编译程序的时候，会构造指令，这个过程叫做指令的编码。CPU 执行程序的时候，就会解析指令，这个过程叫作指令的解码。

现代大多数 CPU 都使用来流水线的方式来执行指令，所谓的流水线就是把一个任务拆分成多个小任务，于是一条指令通常分为 4 个阶段，称为 4 级流水线，如下图：
 

一起具体看看这三种类型的含义：

• R 指令，用在算术和逻辑操作，里面由读取和写入数据的寄存器地址。如果是逻辑位移操作，后面还有位移操作的「位移量」，而最后的「功能码」则是再前面的操作码不够的时候，扩展操作码来表示对应的具体指令的;
• I 指令，用在数据传输、条件分支等。这个类型的指令，就没有了位移量和操作码，也没有了第三个寄存器，而是把这三部分直接合并成了一个地址值或一个常数;
• J 指令，用在跳转，高 6 位之外的 26 位都是一个跳转后的地址;

接下来，我们把前面例子的这条指令：「add 指令将寄存器 R0 和 R1 的数据相加，并把结果放入到 R3」，翻译成机器码。
 

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（编辑：保山站长网）

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