《汇编程序设计与计算机体系结构：软件工程师教程》 —2.3.3　指令的执行

2.3.3　指令的执行

要执行指令（例如 ADD）必须遵循一系列步骤，这些步骤合起来构成指令执行周期（Instruction Execution Cycle）。开发者可能会觉得ADD 看上去只是一条指令而已，应该只需要一步就能执行完，但实际上要执行这条指令必须完成很多子任务，或者说历经很多阶段。从最宏观的角度看，可以像图 2-10 这样将执行过程划分成三大阶段，然而当前某些高端的处理器实际上会经过 20 个乃至更多个阶段。因此，开发者虽然只是简单地用 ADD 指令把两个值加起来，但在幕后却有可能要经过 20 个步骤才能走完指令执行周期，从而得出两数之和。

图 2-10　指令执行周期中的三大阶段

指令执行周期一般表示成 Fetch（获取）、Decode（解码）及 Execute（执行）这三个大的阶段。在获取阶段CPU 会把将要执行的（也就是 rip/eip 所指向的）指令取出来。在解码阶段CPU 要判断这是一条什么样的指令，它需要操作哪些数据。为此，它会查看指令码中的二进制位以了解该指令的类型（ADD、SUB，还是 MOV）以及是否包含操作数。如果包含，那还需要把操作数也获取过来。将所有的数据都获取到并加以解码之后CPU 就可以执行这条指令了。如果执行之后产生了结果（例如 ADD 及 SUB 指令），那么 CPU 会把该结果保存到适当的地方（例如寄存器或内存）。