程序就是指令的集合，为使计算机按预定要求工作，首先要编制程序。程序是一个特定的指令序列，它告诉计算机要做哪些事，按什么步骤去做。指令是一组二进制信息的代码，用来表示计算机所能完成的基本操作。
1、程序
程序是为求解某个特定问题而设计的指令序列。程序中的每条指令规定机器完成一组基本操作。如果把计算机完成一次任务的过程比作乐队的一次演奏，那么控制器就好比是一位指挥，计算机的其它功能部件就好比是各种乐器与演员，而程序就好像是乐谱。计算机的工作过程就是执行程序的过程，或者说，控制器是根据程序的规定对计算机实施控制的。例如，对于算式
① 指令部件：指令部件的主要功能是取指令和分析指令。它由指令指针IP(也叫指令计数器IC或程序计数器PC)、指令寄存器IR、指令译码器、地址计算部件组成。其中：
●指令指针IP的功能是指出当前指令的地址。它有加1功能，通常每取一条指令后自动加1，以指出下条指令的地址。遇到特殊情况(如转移)可通过地址计算部件形成下一条指令的地址。
●指令寄存器IR保存由存储器取来的指令，并分别把操作码OP和操作数地址AD送指令译码和地址计算部件。
●指令译码器也称操作码译码器。它按操作码的内容向操作控制部件提供相应的操作电信号。
●地址计算部件的作用是对指令中地址码进行(变址、间址等)运算，求出的操作数地址送存储器以取出数据；或者把转移指令中指出的下一条指令地址送IP。
② 时序部件：时序部件也叫节拍发生器，它能为各部件提供一个时间基准。时钟频率(如800MHz，1GHz，2 GHz，2.4 GHz，3 GHz…)越高，计算机的工作速度就越快。
③ 操作控制部件：该部件的功能是根据指令译码器的规定内容，在规定的节拍内向有关部件发出操作控制信号。
⑶ 指令的执行过程
通常，计算机执行一条指令的步骤如下：
① 把指令指针IP中的指令地址送存储器，从该地址取出指令送指令寄存器IR；
② 地址计算部件，根据IR中的地址码形成操作数地址送存储器，从该地址取出数据，送到运算器中的寄存器(或寄存器组)；
③ 将IR中的操作码OP送指令译码器进行译码；
④ 在控制器发出的操作信号的控制下，计算机各有关部件执行操作码OP规定的操作；
⑤ 指令指针IP加1，形成下一条指令地址。如遇到转移指令，则按转移指令对状态标志寄存器测试的结果，决定是否将转移指令中指出的指令地址送指令指针IP。
程序的执行过程
当我们输入以下程序，编译运行，计算机从屏幕输出hello， world！。整个过程计算机都怎么运作的呢/p>
因为我们输入的hellow，world是人可以阅读和编写的，但是机器并不能直接识别他们，我们需要把这些文字翻译成机器可执行的二进制文件，这一部分的工作是由编译系统完成的。编译系统由预处理器、编译器、汇编器、连接器四部分组成。以hello， world程序为例，各部分共同完成将源文件编译成二进制可执行文件。各个部分完成的具体工作如下：
Shell：命令行解释器，当用户输入一行命令后，shell先判断它是不是一个shell内置命令，如果不是，shell会假定用户输入为一个可执行文件的名字，从而去加载并执行该文件。因此，当我们通过编译系统将源文件编译成可执行二进制文件后，在shell中输入我们得到的可执行二进制文件名，shell将其从磁盘中加载到主存当中，通过CPU进行解释运行，最终通过终端设备(屏幕)将他显示出来，程序运行结束。
主存储器：简称主存，是处理器执行程序时用于临时存放程序及其数据。主存由一组动态随机存储器芯片组成。
运算器：计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。
控制器： 计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。
三、CPU的组成
CPU是由四大部分所构成的：寄存器、控制器、运算器、时钟。
寄存器
CPU内部的内存，程序加载进CPU内部的寄存器中从而被用来解释和运行。
控制器
计算机的指挥中心，负责决定执行程序的顺序，给出执行指令时机器各部件需要的操作控制命令。
运算器
计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。
时钟
它是处理操作的最基本的单位，影响着指令的取出和执行时间。
CPU中的主要寄存器
处理器的操作主要是围绕程序计数器、算术/逻辑运算单元、主存来进行运作的。处理器首先从PC所指向的主存存储单元读取指令，解释指令中的位，执行该指令指示的简单操作，然后更新PC寄存器，使其指向下一条要执行的指令。CPU会执行的操作有：
加载：把一个字节或一个字从主存复制到寄存器，覆盖掉寄存器中原来的值。
存储：把一个字节或一个从寄存器复制到主存，并覆盖主存中原来的值。
操作：把两个寄存器的内容复制到ALU，ALU对两个字做算术运算后存回其中的一个寄存器，该寄存器中原来的值会被覆盖。
跳转：从cpu执行的指令抽取一个字的内容存入PC，覆盖掉原来的值，从而改变下一条要执行的指令，达到跳转的目的。
hellow，world程序首先被加载，从磁盘中复制到寄存器中，寄存器将hwllow，world程序复制到主存中进行存储。程序运行过程中，CPU执行hellow，world机器指令，指令的结果是将”hellow，world”字符由内存复制到寄存器，寄存器再将结果复制到显示设备上显示出来。
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来源：高顿CFA
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