上一次把 RAM 控制单元 ALU 时钟结合在一起，做了简化版的CPU。

给CPU 加指令运行。

CPU 之所以强大是因为它是可编程的，写入不同的指令执行不同的任务。

CPU 是硬件 可以被软件控制。

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上次的RAM 没地地址存8位，前4位是操作码，后四位是内存地址，或寄存器。

地址换成指令方便理解：

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1. Load A 14 把3 放入寄存器A
2. Load B 15 把14放入寄存器B
3. ADD A B 把寄存器A 寄存器B 相加，但顺序很重要，因为结果要4存入第二个寄存器中。
4. store a 13 把寄存器A存如 RAM 13

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4个指令也只能做这个了

新加指令：

• Sub ：两个指令相减

• JUMP ：让程序跳转新位置，可以改变指令顺序或跳过指令
  jump 0 跳回开头，底层实现方式是把指令后4位代表的内存地址的值。覆盖掉指令地址寄存器的值。

• JUMP _ NEGATIVE : 特别版的jump
  在ALU 的负数标志 为真时进线JUMP

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算数标志为负数才是真，结果不是负数，负数标志为假。

如果是假， JUMP _ NEGATIVE 不会执行，程序继续。

• 停止 指令 HALT
  计算机需要知道什么时候该停下来。

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指令和数据都是存才同一个内存里面的
他们在根本层面上没有区别，都是二进制数。

HALT 能区分指令或是数据

使用JUMP ，从CPU视角走一遍程序

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1. 把Load A 14 的1 存如寄存器A

2. 把Load B 15中的1 存入寄存器B

3. 然后Add 把寄存器B和A相加，结果放到寄存器A里面，里面是2 ，就是 0010

4. 把 寄存器A的值存入内存地址 13 值是 2 ，0010

5. JUMP 2 ，把指令寄存器的值（现在是4 ）改成2，先一步不是HALT ，还是ADD B A 相加。

6. 寄存器 A是2 B 是1 相加是3，放入寄存器A ，然后存入 内存地址12 是3，然后有碰到JUMP 2 。。。。叫无限循环

所以 跳转需要加上条件。

JUMP _ NEGATIVE
JUMP IF EQUAL 如果相等
JUMP IF GREATER 如果更大

修改下指令再来一遍。

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执行循序：

Load A 14 是 11 存寄存器A
Load B 15 是5 存寄存器B
SUB B A B- A 11 - 5 = 6 ，结果存入寄存器A
JUMP NEGATIVE 结果是6 假，CPU 不执行跳转。
JUMP 2 没有条件直接执行
回到 SUB B A B- A 6 - 5 = 1 ，结果存入寄存器A。
JUMP NEGATIVE 5 结果是1 假，CPU 不执行跳转。
回到 SUB B A B- A 1 - 5 = -4 ，结果存入寄存器A。
JUMP NEGATIVE 5 结果是-4 真，CPU 执行 指令5
ADD B A - 4 + 5 = 1 存入寄存器 A
STORE A 13 1 存入 内存 13
HALT 停止

虽然只有7个指令但是CPU 执行了13个指令。
这个其实算余数 11 / 5 =1

如果多加几行指令，我们可以跟踪循环了多少次。

软件的好处让任意两个数可以执行，软件让我们做的硬件做不到的事情。

ALU 可以没有除法功能，是程序给了我们这个功能。

别的程序也可以用我们的除法程序，来做其他事情 -意味着一层新 抽象。

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我们这里了假设的CPU 很基础，指令都是8位的，前面4个是操作码，最多也就16个指令，后4位内存地址也只有16个值。指令太少都不能jump 17。

因此，真正的现代CPU 两种策略

1. 用更多位代表指令，32 64 位 - 指令长度。
2. 可变指令长度 ，如 操作码是8位，看到HALT 指令，HALT 指令不需要额外数据，马上会执行。
   如果看到jump ，要知道位置值，这个值在jump 的后面 叫立即值。
   这样设计指令可以是任意值。
   但会让读取阶段复杂一点。

我们拿来举例的CPU 和指令集都是假设的。
是为了展示核心原理。

来看看真的CPU例子。

1971 年 Intel 发布了 4004 处理器，第一次把CPU 做成一个芯片。
给后来的Intel 处理器打下基础。

支持46 个指令。

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有常用的指令，也用8位的 “立即值” 来执行JUMP 标识更多的地址。

从1971 - 至今发展巨大。CPU I7有上千个指令和指令变种，长度从1 - 15个字节。

光 ADD 指令就有很多变种。

指令越多就是给cpu 设计了越来越多的的功能。