計算機指令周期

1、計算機科學導(dǎo)論指令周期機器周期所謂機器周期就是CPU利用重復(fù)的周期步驟來執(zhí)行程序中的指令。機器周期機器周期譯碼譯碼取指令取指令執(zhí)行執(zhí)行ALUALU（算術(shù)邏輯單元）（算術(shù)邏輯單元）（數(shù)據(jù)）（數(shù)據(jù)）寄寄存存器器PC(程序計數(shù)器)IR(指令寄存器)CPUCPU的組成的組成取指令因為算術(shù)邏輯單元只能操作那些存儲在數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)。所以CPU中的控制單元命令系統(tǒng)將下一條將要執(zhí)行的指令從主存復(fù)制到CPU的指令寄存器中。ALUALU（算術(shù)邏輯單元）（算術(shù)邏輯單元）寄寄存存器器CPUCPU主存主存指令指令問題：如果把數(shù)據(jù)全部存儲在CPU的數(shù)據(jù)寄存器中，是否可以省略該步驟呢？答：理論上是可以實現(xiàn)的，因為高速率

2、運算而且能大量存儲數(shù)據(jù)的寄存器的造價是非常昂貴的。解決辦法：因為不是所有的數(shù)據(jù)在任何一個運算中都會全部調(diào)用，所以我們將數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，用的時候臨時地把它們調(diào)入寄存器中。所以才有“取指令”這一個不可省略的步驟。譯碼當指令置于寄存器后，該指令將由控制單元負責譯碼。指令譯碼的結(jié)果是產(chǎn)生一系列可以執(zhí)行的二進制代碼。因為計算機只能識別二進制（0和1）。ALUALU（算術(shù)邏輯單元）（算術(shù)邏輯單元）（數(shù)據(jù)）寄存器（數(shù)據(jù)）寄存器PCPC( (程序計數(shù)器程序計數(shù)器) )IRIR( (指令寄存器指令寄存器) )控制器控制器CPU執(zhí)行執(zhí)行的過程就是控制單元發(fā)任務(wù)命令到CPU的某個部件，讓它執(zhí)行操作。例如：控制單元

3、發(fā)送命令到CPU的ALU中讓兩個輸入到數(shù)據(jù)寄存器中的內(nèi)容（比如1和2）相加。即運行1+2=3的運算。流程圖開始停止取指令譯碼執(zhí)行【沒有指令】指令周期初步的概念?。簭膬?nèi)存中把數(shù)據(jù)復(fù)制到CPU中。譯：數(shù)據(jù)被翻譯成計算機可識別可執(zhí)行的二進制代碼。執(zhí)：ALU得到命令后將進行運算。因為存在一個忽略點和一個誤區(qū)，所以這個初步的概念是不正確，不全面的！忽略點操作步驟的被操作也就是說我們只看到數(shù)據(jù)被程序所操作而進行運算，而忽略了這樣的操作是怎樣一步步有條不紊地進行的。誤區(qū)對譯碼的誤區(qū)。比如有人會認為7這個數(shù)字進入到寄存器中會被譯碼城111的二進制代碼。這是錯誤的因為7在計算機中的存儲形式一直是111。指令本身

4、也是一些復(fù)雜的由0和1組成的數(shù)字串，在被復(fù)制到CPU中后，得讓CPU讀懂之后才能執(zhí)行。這就意味著在內(nèi)存中不僅有需要被運算的數(shù)據(jù)，還有對數(shù)據(jù)運算的程序。周期ALUALU IRPC控制單元（數(shù)據(jù)）寄存器R1R2R3R4R5R6D11D22D3D4D5M1指令1M2指令2M3指令3M4指令4M5指令5主存數(shù)據(jù)部分程序部分周期1ALUALU IRPC控制單元（數(shù)據(jù)）寄存器R11R2R3R4R5R6D11D22D3D4D5M1指令1M2指令2M3指令3M4指令4M5指令5指令100主存數(shù)據(jù)部分程序部分周期2ALUALU IRPC控制單元（數(shù)據(jù)）寄存器R11R22R3R4R5R6D11D22D3D4D5M1指令1M2指令2M3指令3M4指令4M5指令5指令201主存數(shù)據(jù)部分程序部分周期3ALUALU IRPC控制單元（數(shù)據(jù)）寄存器R11R22R33R4R5R6D11D22D3D4D5M1指令1M2指令2M3指令3M4指令4M5指令5指令302主存數(shù)據(jù)部分程序部分1+2=3周期4ALUALU IRPC控制單元（數(shù)據(jù)）寄存器R11R22R33R4R5R6D11D22D33D4D5M1指令1M2指令2M3指令3M4指令4M5指令5指令403主存數(shù)據(jù)部分程序部分周期5ALUALU IRPC控制單元（數(shù)據(jù)）寄存器R11R22R33R4R5R6D11D22D33D4D5M1指令