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指令执行过程

时间:2024-08-19 17:54:16浏览次数:7  
标签:周期 记做 指令 执行 过程 CPU 时钟

1.指令周期 

指令周期:

        CPU从主存中每取出并执行一条指令所需的全部时间。
        指令周期常常用若干机器周期来表示,机器周期又叫CPU周期。

机器周期:
        一个机器周期又包含若干时钟周期。

时钟周期:

         

        也称为节拍、T周期或CPU时钟周期,它是CPU操作的最基本单位。 (CPU的性能指标中的主频的倒数就是CPU的时钟周期)

 

 

 每个指令周期内机器周期数可以不等,每个机器周期内的节拍数也可以不等。

 2.指令执行过程

        四个工作周期都有CPU访存操作,只是访存的目的不同。取指周期是为了取指令,间址周期是为了取有效地址,执行周期是为了取操作数,中断周期是为了保存程序断点。 

 

取指周期

步骤做什么记做
1.当前指令地址送至存储器地址寄存器记做:(PC)>MAR
2.CU发出控制信号,经控制总线传到主存,这里是读信号记做:1>R
3.将MAR所指主存中的内容经数据总线送入MDR记做:M(MAR)>MDR
4.将MDR中的内容(此时是指令)送入IR记做:(MDR)>IR
5.CU发出控制信号,形成下一条指令地址记做:(PC)+1>PC


 

 

间址周期

 

执行周期

 

执行周期的任务是根据IR中的指令字的操作码和操作数通过ALU操作产生执行结果不同指令的执行周期操作不同,因此没有统一的数据流向。

 

中断周期

 

中断:暂停当前任务去完成其他任多为了能够恢复当前任务,需要保存断点一般使用堆栈来保存断点,这里用SP表示栈顶地址,假设SP指向栈顶元素,进栈操作是先修改指针,后存入数据。

 

3.指令执行方案 

        一个指令周期通常要包括几个时间段(执行步骤),每个步骤完成指令的一部分功能,几个依次执行的步骤完成这条指令的全部功能。 

方案1.单指令周期对所有指令都选用相同的执行时间来完成。
指令之间串行执行;指令周期取决于执行时间最长的指令的执行时间。
对于那些本来可以在更短时间内完成的指令,要使用这个较长的周期来完成,会降低整个系统的运行速度。
方案2.多指令周期对不同类型的指令选用不同的执行步骤来完成指令之间串行执行;可选用不同个数的时钟周期来完成不同指令的执行过程。需要更复杂的硬件设计。 
方案3.流水线方案在每一个时钟周期启动一条指令,尽量让多条指令同时运行,但各自处在不同的执行步骤中。指令之间并行执行。 

 


 

标签:周期,记做,指令,执行,过程,CPU,时钟
From: https://blog.csdn.net/weixin_65866298/article/details/141330961

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