究竟什么是机器指令？

Question

memory中的用户程序由机器指令和数据组成。 相比之下，控件 memory 拥有一个固定的微程序，临时用户无法更改。 微程序由微指令组成，这些微指令指定执行寄存器微操作的各种内部控制信号。 每条机器指令在控制 memory 中启动一系列微指令。 这些微指令生成微操作来获取主 memory 的指令； 评估有效地址，执行指令指定的操作，并返回控制获取阶段以重复下一条指令的循环

我在这里并不完全理解机器指令、微指令和微操作之间的区别。 我当然明白，根据给定段落的微指令是指令的中间级别，但另外两个中的哪一个更接近机器语言。 CLA、ADD、STA、BUN、BSA 等是机器指令还是微操作？

Answer 1

CPU 将自己呈现为能够执行机器指令的设备。 例如，

mov (%esi,%ebx,4), %edx

是将地址 ESI+4*EBX 处的 4 个字节数据移动到寄存器 EDX 中的机器指令。 机器指令是公开的——它们由 CPU 制造商在用户手册中发布。 gcc 等编译器将 output 文件包含机器指令，这些文件通常以 EXE/DLL 文件结尾。

如果您仔细查看上面的说明，您会发现这是一个相当复杂的操作。 它涉及一些算术（乘法和加法）来获得 memory 地址，然后将数据从该地址移动到寄存器中。 从 CPU 的角度来看，使用已经存在的算术单元也是有意义的。 因此，将这条指令分解为微指令是很自然的。 本质上， mov指令是由CPU内部实现的，是用微指令编写的微程序。 然而，这是 CPU 的实现细节。 微指令是 CPU 内部的，除了 CPU 制造商之外，任何人都看不到它们。

微指令有几个好处：

• 它们简化了内部 CPU 架构、设计和测试，从而降低了单位成本
• 它们使创建丰富而强大的机器指令集变得容易（您只需以不同的方式组合微指令）
• 它们在不同的 CPU 上提供一致的机器语言（例如，Xeon 和 Pentium 都实现了基本的 x86_64 指令集，尽管它们在硬件上非常不同）
• 创建优化（即一个 CPU 上的相同指令可以由硬件实现，另一个可以在微指令中模拟）
• 修复错误（例如，您可以在机器运行时修复 Spectre 漏洞，而无需购买新的 CPU 并打开您的服务器）

有关详细信息，请参阅https://en.wikipedia.org/wiki/Micro-operation

Answer 2

我认为您的问题的答案在这三句话中：

• 主memory中的用户程序由机器指令和数据组成
• 每条机器指令在控制 memory 中启动一系列微指令。
• 这些微指令产生微操作。

所以：

• 用户提供机器指令
• 那些被翻译成微指令
• 那些被转化为微操作

您提到的助记符是用户可能用来编写或读取机器指令列表的助记符（实际指令只是处理器理解的位模式）。 “临时用户”（即除芯片设计者之外的所有人）永远不需要直接处理微指令或微操作，因此永远不会知道他们的个人名称。