计算机开机运行是如何实现第一条取指指令的？请从电路层级解释

Posted 2023-04-26

打开电源，存储在cmos里的Bios程序开始检验硬件，这就是开机自检。先是北桥芯片包括CPU、内存、显卡、硬盘等。然后是南桥芯片。自检同时CPU开始复位，硬件设定IP指针指向0xFFFF0，此时内存条中还未有任何内容。自检成功后，屏幕上显示BIOS相关信息和显卡显存的相关信息。同时BIOS电路将自身拷贝到内存的前1MB当中，将控制权交给CPU。由于CPU的IP已经指向了一个地方，所以这个地方将是CPU的第一道指令。这道指令以一个绝对跳转跳转到内存前1MB的某一个地方，该地方是读取硬盘主引导扇区的指令。主引导扇区被加载到内存后，CPU将控制权交给主引导记录，主引导记录因操作系统的不同而不同。microsoft的操作系统要求只能有1个主分区。如果不满足这个条件则在屏幕上显示错误信息并重新启动计算机。如果主分区存在则加载主分区代码，进一步将指令流控制权交给主分区引导代码。主分区引导代码将与操作系统初始化的模块从硬盘读入内存，其中比较重要的模块就是c:\下的ntldr。该程序分为两部分，一部分工作在实模式下，一部分工作在保护模式下。当ntldr被加载后，控制权又被交给ntldr。随着ntldr的运行，内核基本模块ntoskrnl.exe被加载入内存。ntldr又将控制权交给内核基本模块，由它完成操作系统的初始化。最后我们的操作系统就在我们眼前了。。。以上内容纯属手打，深夜劳作多有不全之处望楼主理解 参考技术A 搜一下：计算机开机运行是如何实现第一条取指指令的？请从电路层级解释

1-5 计算机执行指令的过程

 

一、计算机执行一条指令的主要步骤

　　第一步：取指（Fetch）

　　第二步：译码（Decode）

　　第三步：执行（Execute）

　　第四步：回写（Write-Back）

 

二、执行指令的示例

　　例如指令： ADD R0, [6];

　　指令功能：将寄存器R0和地址为6的存储单元的数据进行加法运算并将结果更新到R0中

 

　　第一步：取指

　　　　1.控制器将指令的地址（PC的内容）送往存储器

　　　　2.存储器按给定的地址读出指令内容，送回控制器（一般存放在IR寄存器中）

　　　　3.更新PC

　　第二部：译码

　　　　1.控制器分析指令的操作性质

　　　　2.控制器向有关部件发出指令所需的控制信号

　　第三步：执行

　　　　1.控制器从通用寄存器或存储器取出操作数

　　　　2.控制器命令运算器对操作数进行指令规定的运算

　　第四步：回写

　　　　将运算结果写入通用寄存器或存储器

　　　　之后会自动执行下一条指令（取PC的值继续执行）