计算机组成原理5.2指令执行过程
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了计算机组成原理5.2指令执行过程相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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一、指令周期的概念：
CPU从主存中取出并执行一条指令的时间被称为指令周期。
一个指令周期包含若干机器周期(机器周期也称为CPU周期)；
一个机器周期包含若干时钟周期(时钟周期又称为节拍或者T周期或者CPU时钟周期，是CPU操作的最基本单位)。
每个指令周期内的机器周期数量可以不同，每个机器周期内的时钟周期数量也可以不同。
不同的指令的指令周期可能不同，如：
1.注：分析指令所需时间足够短因此归于取出指令的阶段
2.注：一般情况下每执行一条指令结束后都会进入中断周期
3.注：间址周期CPU进行间接取址
机器周期又可分为定长机器周期和不定长机器周期，其实质是一个机器周期内包含的时钟周期数量不同，如下图，一个方波代表一个时钟周期，不同长度的机器周期包含不同数量的波(下图画红色代表一个时钟周期)。
1.2上述指令中涉及到的四种周期：
取指周期：从主存中取出一条指令。
间址周期：把形式地址转化成有效地地址，即取操作数的有效地址。
执行周期：执行指令对应的操作。
中断周期：在非关中断的状态下，每条指令结束时都会留下中断周期以检测中断信号。
Q：如何判断CPU处于哪个周期：
A：设置四个触发器，每个触发器中存放一个0或1，1表示处于当前周期，0表示不在当前周期，控制单元CU控制触发器中是0还是1。
二、指令周期的数据流向：
2.1 取指周期
1).PC中存放了下一条指令存放地址，因此把PC中保存的地址发送到MAR，记作（PC）->MAR；
2).控制单元CU（Control Unit）通过控制总线发出控制信号给主存储器，发出的是读（R）信号，记作1->R；
3).MAR所指主存地址存放的数据经数据总线发送到MDR，记作M（MAR）->MDR；
4).CU发出控制信号，形成下一条指令的地址，记作（PC）+1->PC。
数据流向的图解为：
2.2 间址周期
1).IR中指令的地址码送入MAR，此时MDR中也还存留着送入IR时的数据，因此也可以直接通过MAR送入MDR，记作Ad（IR）->MAR或者Ad（MDR）->MAR；
2).CU通过通知总线发出读（R）控制信号给主存储器，记作1->R；
3).MAR所指主存地址存放的数据经数据总线发送到MDR，记作M（MAR）->MDR；
4).把有效地址送入指令的地址码字段，拼出新的指令，记作（MDR）->Ad（IR）。这一步可以不操作，只属于部分类型的CPU。
数据流向的图解为：
2.3 执行周期
执行周期的指令各种各样
2.4 中断周期
1).CU控制栈顶地址SP-1，把修改后的地址送入MAR，记作（SP）-1->SP，（SP）->MAR，实质是把进程断点存储到主存的存储单元；
2).CU通过控制总线发出写控制信号到主存，记作1->W;
3).断点信息的内容送入MDR，记作（PC）->MDR;
4).CU控制将中断服务的程序入口地址送入PC，记作向量地址->PC。
数据流向的图解为：
1.注：W和R分别指的是写和读操作，主存设置两个接口W和R，W通高电平为1则写操作，R同理。
2.注：类似M（MAR）->MDR这样的写法，M（MAR）意为MAR中存储的内容。
3.注：间址周期标红部分，前面文章有介绍到指令只由操作码和地址码构成，地址码部分可以存放指令所在地址也可以存放其他操作数存放地址。
4.注：实际上计算机中堆栈寄存器的栈顶指针，是由上到下即由高到低，因此中断周期有“CU控制栈顶地址SP-1”这一操作，意为栈顶指针向下移动一指向新位置。
三、指令执行方案：
3.1单指令周期
指令之间串行执行，每条指令的执行周期长度相同。指令周期的长度取决于执行过程中最长一条指令的执行时间。
3.2多指令周期
与单指令周期不同，多指令周期中每个指令的执行周期可以长短不一。多指令周期的指令也是串行执行。
3.3流水线方案
当每条指令使用到的硬件不同时，可以采用流水线方案。
这里留坑等待后续补充。。。。以上是关于计算机组成原理5.2指令执行过程的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章