CPU中的指令周期、CPU周期和时钟周期

发布时间 2023-03-28 21:05:29作者: 多一些不为什么的坚持

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【浅析】CPU中的指令周期、CPU周期和时钟周期 - 知乎 (zhihu.com)

 

一.指令周期

指令周期:是指计算机从取指到指令执行完毕的时间

计算机执行指令的过程可以分为以下三个步骤:

  1. Fetch(取指),也就是从 PC 寄存器里找到对应的指令地址,根据指令地址从内存里把具体的指令,加载到指令寄存器中,然后把 PC 寄存器自增,好在未来执行下一条指令。
  2. Decode(译码),也就是根据指令寄存器里面的指令,解析成要进行什么样的操作,是 R、I、J 中的哪一种指令,具体要操作哪些寄存器、数据或者内存地址。
  3. Execute(执行指令),也就是实际运行对应的 R、I、J 这些特定的指令,进行算术逻辑操作、数据传输或者直接的地址跳转。

在取指令的阶段,我们的指令是放在存储器(也就是内存)里的,实际上,通过 PC 寄存器和指令寄存器取出指令的过程,是由控制器(Control Unit)操作的。指令的解码过程,也是由控制器进行的。一旦到了执行指令阶段,无论是进行算术操作、逻辑操作的 R 型指令,还是进行数据传输、条件分支的 I 型指令,都是由算术逻辑单元(ALU)操作的,也就是由运算器处理的。不过,如果是一个简单的无条件地址跳转,那么我们可以直接在控制器里面完成,不需要用到运算器。