程序計數(shù)器簡介

程序計數(shù)器：指向當(dāng)前的程序地址，如果修改它的值，就能改變程序的執(zhí)行流。

程序計數(shù)器是用于存放下一條指令所在單元的地址的地方。當(dāng)執(zhí)行一條指令時，首先需要根據(jù)PC中存放的指令地址，將指令由內(nèi)存取到指令寄存器中，此過程稱為“取指令”。

與此同時，PC中的地址或自動加1或由轉(zhuǎn)移指針給出下一條指令的地址。此后經(jīng)過分析指令，執(zhí)行指令。完成第一條指令的執(zhí)行，而后根據(jù)PC取出第二條指令的地址，如此循環(huán)，執(zhí)行每一條指令。程序計數(shù)器是計算機(jī)處理器中的寄存器，它包含當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的地址(位置)。當(dāng)每個指令被獲取，程序計數(shù)器的存儲地址加一。在每個指令被獲取之后，程序計數(shù)器指向順序中的下一個指令。當(dāng)計算機(jī)重啟或復(fù)位時，程序計數(shù)器通?；謴?fù)到零。

馮 ·諾伊曼計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容之一就是“程序預(yù)存儲，計算機(jī)自動執(zhí)行”!處理器要執(zhí)行的程序(指令序列)都是以二進(jìn)制代碼序列方式預(yù)存儲在計算機(jī)的存儲器中，處理器將這些代碼逐條地取到處理器中再譯碼、執(zhí)行，以完成整個程序的執(zhí)行。為了保證程序能夠連續(xù)地執(zhí)行下去，CPU必須具有某些手段來確定下一條取指指令的地址。程序計數(shù)器(PC )正是起到這種作用，所以通常又稱之為‘指令計數(shù)器’。在程序開始執(zhí)行前，將程序指令序列的起始地址，即程序的第一條指令所在的內(nèi)存單元地址送入PC，CPU按照 PC的指示從內(nèi)存讀取第一條指令(取指)。當(dāng)執(zhí)行指令時，CPU自動地修改PC的內(nèi)容，即每執(zhí)行一條指令PC增加一個量，這個量等于指令所含的字節(jié)數(shù)(指令字節(jié)數(shù))，使 PC總是指向下一條將要取指的指令地址。由于大多數(shù)指令都是按順序來執(zhí)行的，所以修改PC 的過程通常只是簡單的對PC 加“指令字節(jié)數(shù)”。當(dāng)程序轉(zhuǎn)移時，轉(zhuǎn)移指令執(zhí)行的最終結(jié)果就是要改變PC的值，此PC值就是轉(zhuǎn)去的目 標(biāo)地址。處理器總是按照PC 指向取指、譯碼、執(zhí)行，以此實現(xiàn)了程序轉(zhuǎn)移。ARM 處理器中使用R15 作為PC，它總是指向取指單元，并且ARM 處理器中只有一個PC 寄存器，被各模式共用。R15 有32 位寬度(下述標(biāo)記為R15[31:0]，表示R15 的‘第31位’到‘第0位')，ARM 處理器可以直接尋址4GB的地址空間(2^32 = 4G )。

為了保證程序(在操作系統(tǒng)中理解為進(jìn)程)能夠連續(xù)地執(zhí)行下去，處理器必須具有某些手段來確定下一條指令的地址。而程序計數(shù)器正是起到這種作用，所以通常又稱為指令計數(shù)器。在程序開始執(zhí)行前，必須將它的起始地址，即程序的第一條指令所在的內(nèi)存單元地址送入程序計數(shù)器，因此程序計數(shù)器的內(nèi)容即是從內(nèi)存提取的一條指令的地址。當(dāng)執(zhí)行指令時，處理器將自動修改PC的內(nèi)容，即每執(zhí)行一條指令PC增加一個量，這個量等于指令所含的字節(jié)數(shù)，以便使其保持的總是將要執(zhí)行的下一條指令的地址。由于大多數(shù)指令都是按順序來執(zhí)行的，所以修改的過程通常只是簡單的對PC加1。 [3] 但是，當(dāng)遇到轉(zhuǎn)移指令如JMP(跳轉(zhuǎn)、外語全稱：JUMP)指令時，后繼指令的地址(即PC的內(nèi)容)必須從指令寄存器中的地址字段取得。在這種情況下，下一條從內(nèi)存取出的指令將由轉(zhuǎn)移指令來規(guī)定，而不像通常一樣按順序來取得。因此程序計數(shù)器的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是具有寄存信息和計數(shù)兩種功能的結(jié)構(gòu)。