计算机如何区分二进制模式是指令还是数字？答案

【问题标题】：How does a computer distinguish whether a binary pattern is an instruction or just a number?计算机如何区分二进制模式是指令还是数字？
【发布时间】：2018-02-22 18:13:19
【问题描述】：

我正在阅读 Hamacher 的《计算机组织和嵌入式系统》一书，我的问题是：“计算机如何区分二进制模式是指令还是数字？”

谁能帮我理解这个概念？

【问题讨论】：

你如何理解一个字母是一个单词的一部分还是一个随机字母？上下文。
字母没有意义，但单词会。
想一想……
对于哈佛架构，指令和数据内存是不同的，但是冯诺依曼架构呢？
人类如何区分00000100是指令还是数字？指令是数字。冯诺依曼架构，如果你把一个数字放在期望指令的地方，它将被视为指令，如果你把它放在期望数据的地方，它将被视为数据。

标签： cpu-architecture von-neumann

【解决方案1】：

冯诺依曼处理器（几乎所有处理器）无法区分内存中的代码和数据。 CPU 的指令指针指向的任何内容都将作为指令加载到指令解码器中。如果它不是有效指令，它将在 CPU 中引发异常。

这使程序能够在内存中创建新的可执行代码，甚至更改自己的代码。另一方面，这会导致许多代码注入攻击。

【讨论】：

是的，没错。如果它解码为有效指令，它就会运行，即使它不是有用指令，例如导致来自潜在无效地址的加载。（如果您在 x86 等体系结构中省略函数底部的 ret 非常常见，其中像 00 00 这样的常见填充模式是有效指令 (add [rax], al)。

【解决方案2】：

计算机区分指令和数字的方式仅取决于读取数据的对象和位置。例如，一个简单的算术逻辑单元 (ALU) 将包括一个用于要完成的操作的输入和两个用于操作数的输入。进入操作数端口的数据被读取为数字，而进入操作符输入的数据被读取为指令。

这完全取决于读取数据的计算机架构单元，以及该单元读取数据的输入。

【讨论】：