本篇博客關於指令集和PSW的內容參考至：https://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/11141636.html，同時做下了寄存器與內存交互的總結。
指令集
對於每個CPU，其都有一套自己可以執行的專門的指令集（這部分指令由CPU提供）。
正是因爲不同CPU架構的指令集不同，使得X86處理器不能執行ARM程序，ARM程序也不能執行X86程序（Inter和AMD都使用x86指令集，手機絕大多數使用ARM指令集）。
注意：指令集具有軟硬件層次之分：硬件指令集是硬件層次上由CPU自身提供的可執行的指令集合。軟件指令集是指語言程序庫所提供的指令，只要安裝了該語言的程序庫，指令就可以執行。
寄存器
當程序要執行的部分被裝載到內存中後，CPU要從內存中取出指令，然後指令解碼（以便知道類型和操作數，簡單的理解爲：CPU要知道這是什麼指令），然後執行該指令。再然後取下一個指令，重複以上操作。
由於CPU訪問內存已得到指令或數據的時間要比執行指令花費的時間多得多，因此在CPU內部提供了一些來保存關鍵變量、臨時數據等信息的通用寄存器。
所以，CPU需要提供一些特定的指令，使得可以從內存中讀取數據存入寄存器以及將寄存器數據存入內存。
常見寄存器
IP寄存器：用來指向當前執行指令的下一條指令（非Inter廠家將IP寄存器稱爲PC寄存器：即程序計數器），指令取出後，就會更新該寄存器指向下一條指令；
CS寄存器：代碼段寄存器，一般用於存放代碼；
通常CS和IP配合使用，用於處理下一條執行的代碼。
DS寄存器：數據段寄存器，一般用於存放數據；
- 一段內存定義爲一個段，用一個段地址指示段，用偏移地址訪問段內的單元；
- 用一個段存放數據，將它定義爲“數據段”。用一段存放代碼，將它定義爲“代碼段”，用一段當做棧，將它定義爲“棧段”。
- 對於數據段，將它的段地址放到DS中，用mov、add、sub等訪問內存單元的指令時，CPU就將我們定義的數據段中的內容當做數據來訪問。對於代碼段，將它的段地址放在CS中，將段中第一條指令的偏移地址放在IP中，這樣CPU就將執行我們定義的的代碼段中的指令。
- CPU將內存中的某段內容當做代碼，是因爲CS:IP指向哪裏。
存儲寄存器
MAR：保存將要被訪問數據在內存中哪個地址，保存的是地址值
MDR：保存從內存讀取進來的數據或將要被寫入內存的數據，保存的是數據值
IR：保存當前正在執行的指令
- 存儲器地址寄存器（MAR）和存儲器數據寄存器（MDR）是主存和CPU之間的接口。MAR可以接收由程序計數器（PC）的指令地址或來自運算器的操作數的地址，以確定要訪問的單元。MDR是向主存寫入數據或從主存讀出數據的緩衝部件。MAR和MDR從功能上看屬於主存，但通常放在CPU內。
AC寄存器：累加寄存器，當運算器的算術邏輯單元(ALU)執行算術或邏輯運算時，爲ALU提供一個工作區。累加寄存器暫時存放ALU運算的結果信息。
- ALU：算數邏輯單元，CPU中的關鍵部件，用來實現指令所指定的各種算術和邏輯運算操作。
- CU：控制器，負責將存儲器中的數據送到ALU中去做運算，並將運算結果存回到存儲器中
如下示意圖：
跟着上圖，以取數相加指令爲例：
取指：首先指令地址在PC中，通過片內總線然後送到MAR寄存器中，MAR通過與內存管理器交互，將MAR指令下那條地址的指令取出來放到MDR寄存器中。接着送到IR寄存器（IR：存儲當前指令）；
解碼：將指令的操作碼部分送給CU，由CU負責解碼；
執行指令：因爲是取數相加指令， 首先進行取數操作，在CU幫助下， 將取數指令的地址碼送到MAR中， 然後通過與內存控制器交互，從內存中取出該地址下的數據到MDR；由於需要進行邏輯運算，通過CU控制，將兩個MDR寄存器（保存了來自內存的兩個數據）中的值拷貝到ALU中，然後ALU進行加法操作（中間可能使用到AC寄存器），計算完畢後將結果拷貝到MDR寄存器，最後寫入回內存。
PSW
補充說明一個重要的寄存器：PSW。
在CPU中，有着PSW寄存器，表示程序狀態字，這個寄存器中保存了一些控制位，比如CPU的優先級、CPU的工作模式（用戶態、內核態）。
在CPU進行進程切換的時候，需要將寄存器中和當前進程有關的狀態數據寫入內存對應的位置(內核中該進程的棧空間)保存起來，當切換回該進程時，需要從內存中拷貝回寄存器中。即上下文切換時，需要保護現場和恢復現場。
內核態的CPU，可以執行指令集中的所有指令，並使用硬件的所有功能。
用戶態的CPU，只允許執行指令集中的部分指令。一般而言，IO相關和把內存保護相關的所有執行在用戶態下都是被禁止的，此外其它一些特權指令也是被禁止的，比如用戶態下不能將PSW的模式設置控制位設置成內核態。
用戶態CPU想要執行特權操作，需要發起系統調用來請求內核幫忙完成對應的操作。其實是在發起系統調用後，CPU會執行trap指令陷入(trap)到內核。當特權操作完成後，需要執行一個指令讓CPU返回到用戶態。
除了系統調用會陷入內核，更多的是硬件會引起trap行爲陷入內核，使得CPU控制權可以回到操作系統，以便操作系統去決定如何處理硬件異常。