程序计数器是否总是需要改变（在指令滴答时）？

Question

来自 程序计数器是否始终必须改变（在时钟滴答时）？，我已经知道 PC 不必在每个时钟都改变；因为一条特定指令可能需要多个时钟周期来执行。

我想进一步讨论这个问题。假设我们有以下简单的 C 代码：

// gcc -g min.c -o min.exe          # generate executable
// gcc -S min.c -o min.s            # generate assembler listing from source
// objdump -S min.exe > min.sdump   # generate assembler listing from executable
int main() {
  int a;
  a = 15;
  return a;
}

通过比较汇编程序列表（objdump -S 并不总是非常准确地散布源代码行），我得到如下信息：

min.s:                     min.sdump:
---------------------      -------------------------
main:                      08048394 <main>:
    pushl   %ebp                8048394: 55                    push   %ebp
    movl    %esp, %ebp          8048395: 89 e5                 mov    %esp,%ebp
    subl    $16, %esp           8048397: 83 ec 10              sub    $0x10,%esp
    movl    $15, -4(%ebp)       804839a: c7 45 fc 0f 00 00 00  movl   $0xf,-0x4(%ebp)
    movl    -4(%ebp), %eax      80483a1: 8b 45 fc              mov    -0x4(%ebp),%eax
    leave                       80483a4: c9                    leave
    ret                         80483a5: c3                    ret
    .size   main, .-main        80483a6: 90                    nop

我知道这很可能是错误的- 但我们假设一字节指令需要一个时钟周期，而其他指令则需要两个时钟周期。然后，我可以将“指令滴答”视为“前一个”命令完成后的时钟上升沿；如下时序图所示（对应反汇编清单；图像的 Latex/Tikz 代码可以在 这里):

所以解释一下原来的问题：

... PC（程序计数器）是否总是需要更改（在每个新指令滴答时）？
我在想，如果一条指令设置了PC（或者更确切地说是下一个PC），那么下一个执行地址与其当前地址相同，那么就无法退出该循环（当然，除非有一些外部中断）？

Answer 1

所以这个小程序会做你所要求的：

int main(){
    loop: goto loop;
}

它编译成这样的东西：

.L3:
    jmp .L3

效果是，从外部看时，PC将保持不变。在芯片内部，一步会执行类似的操作：

PC = argument of JMP

PC 将被设置，但始终保持与当前相同的值。

编辑

目前尚不清楚“锁定”的确切含义。 每个无限循环都会消耗CPU资源，并且如果禁用中断则不会被中断。这与PC是否改变无关。上面的循环只是可能的最小紧密循环。

然而：在真实的系统上，存在ARE中断 - 在每个值得这两个字母的操作系统上，调度程序将被定时器中断唤醒，并将CPU交给下一个进程。即使在通常没有“操作系统”的微控制器上，在每种重要情况下也会使用内部和外部中断。事实上 - 上面的紧密循环在微控制器上并不罕见 - 主要工作已完成，CPU 进入紧密循环并等待下一个中断。中断会以某种方式打破循环。

请注意，在真实的操作系统上，仅仅一个用户空间程序无法直接控制中断，正是出于这个原因：否则任何愚蠢的程序都可能通过一个汇编命令使系统瘫痪。

Answer 2

你所描述的是一个无限循环 - 例如，通过跳转到自身，PC基本上会“保持不变”并且永远不会退出 - 除了一些外部事件（例如关闭计算机或从外部引发中断......）。 PC是否在技术上/间歇性地改变取决于特定处理器如何实现所使用的指令......