计算机的所有功能归根结底都是由CPU一条一条的执行什么命令完成的

作者&投稿:费温 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
CPU一条一条的执行什么命令完成的~

CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做指令周期,它常用若干个机器周期来表示,而后者又包含若干个时钟周期。

几乎所有的冯·诺伊曼型计算机的CPU,其工作都可以分为5个阶段:取指令、指令译码、执行指令、访存取数、结果写回。
1.取指令阶段
取指令(Instruction Fetch,IF)阶段是将一条指令从主存中取到指令寄存器的过程。
程序计数器PC中的数值,用来指示当前指令在主存中的位置。当一条指令被取出后,PC中的数值将根据指令字长度而自动递增:若为单字长指令,则(PC)+1àPC;若为双字长指令,则(PC)+2àPC,依此类推。
2.指令译码阶段
取出指令后,计算机立即进入指令译码(Instruction Decode,ID)阶段。
在指令译码阶段,指令译码器按照预定的指令格式,对取回的指令进行拆分和解释,识别区分出不同的指令类别以及各种获取操作数的方法。
在组合逻辑控制的计算机中,指令译码器对不同的指令操作码产生不同的控制电位,以形成不同的微操作序列;在微程序控制的计算机中,指令译码器用指令操作码来找到执行该指令的微程序的入口,并从此入口开始执行。
3.执行指令阶段
在取指令和指令译码阶段之后,接着进入执行指令(Execute,EX)阶段。
此阶段的任务是完成指令所规定的各种操作,具体实现指令的功能。为此,CPU的不同部分被连接起来,以执行所需的操作。
4.访存取数阶段
根据指令需要,有可能要访问主存,读取操作数,这样就进入了访存取数(Memory,MEM)阶段。
此阶段的任务是:根据指令地址码,得到操作数在主存中的地址,并从主存中读取该操作数用于运算。
5.结果写回阶段
作为最后一个阶段,结果写回(Write Back,WB)阶段把执行指令阶段的运行结果数据“写回”到某种存储形式:
结果数据经常被写到CPU的内部寄存器中,以便被后续的指令快速地存取;
在有些情况下,结果数据也可被写入相对较慢、但较廉价且容量较大的主存。许多指令还会改变程序状态字寄存器中标志位的状态,这些标志位标识着不同的操作结果,可被用来影响程序的动作。
在指令执行完毕、结果数据写回之后,若无意外事件(如结果溢出等)发生,计算机就接着从程序计数器PC中取得下一条指令地址,开始新一轮的循环,下一个指令周期将顺序取出下一条指令。

扩展资料:
指令的执行过程例子:
开机时,程序计算器PC变为0000H。然后单片机在时序电路作用下自动进入执行程序过程。执行过程实际上就是取出指令(取出存储器中事先存放的指令阶段)和执行指令(分析和执行指令)的循环过程。
例如执行指令:MOV A,#0E0H,其机器码为“74H E0H”,该指令的功能是把操作数E0H送入累加器。
0000H单元中已存放74H,0001H单元中已存放E0H。当单片机开始运行时,首先是进入取指阶段,其次序是:
1. 程序计数器的内容(这时是0000H)送到地址寄存器;
2.程序计数器的内容自动加1(变为0001H);3.地址寄存器的内容(0000H)通过内部地址总线送到存储器,以存储器中地址译码电跟,使地址为0000H的单元被选中;4.CPU使读控制线有效;5.在读命令控制下被选中存储器单元的内容(此时应为74H)送到内部数据总线上,因为是取指阶段,所以该内容通过数据总线被送到指令寄存器。至此,取指阶段完成,进入译码分析和执行指令阶段。
由于本次进入指令寄存器中的内容是74H(操作码),以译码器译码后单片机就会知道该指令是要将一个数送到A累加器,而该数是在这个代码的下一个存储单元。
所以,执行该指令还必须把数据(E0H)从存储器中取出送到CPU,即还要在存储器中取第二个字节。其过程与取指阶段很相似,只是此时PC已为0001H。指令译码器结合时序部件,产生74H操作码的微操作系列,使数字E0H从0001H单元取出。
因为指令是要求把取得的数送到A累加器,所以取出的数字经内部数据总线进入A累加器,而不是进入指令寄存器。至此,一条指令的执行完毕。单片机中PC="0002H",PC在CPU每次向存储器取指或取数时自动加1,单片机又进入下一取指阶段。
这一过程一直重复下去,直至收到暂停指令或循环等待指令暂停。CPU就是这样一条一条地执行指令,完成所有规定。
参考资料:CPU-百度百科

计算机的所有功能归根结底都是由CPU一条一条的执行机器指令完成的。

一条指令实际上包括两种信息即操作码和地址码。操作码(OperationCode,OP)用来表示该指令所要完成的操作(如加、减、乘、除、数据传送等),其长度取决于指令系统中的指令条数。

地址码用来描述该指令的操作对象,它或者直接给出操作数,或者指出操作数的存储器地址或寄存器地址(即寄存器名)。

指令包括操作码域和地址域两部分。根据地址域所涉及的地址数量,常见的指令格式有以下几种。

扩展资料:

计算机的控制器根据不同的操作对象,将指令送入不同的处理单元。如果是整数运算、逻辑运算、内存单元存取等一般控制指令,则送入ALU处理。

如果操作对象是浮点数据(如三角函数运算),则送入浮点处理单元(FPU)进行处理。如果在运算过程中需要相应的用户数据,则CPU首先从数据高速缓存中读取相应的数据。

如果高速缓存中没有用户需要的数据,则CPU通过数据通道,从内存中获取必要的数据,运算完成后输出运算结果。

将执行单元(ALU或EPU)的处理结果写回高速缓存或内存单元中。解释和执行指令后,控制单元告诉指令寄存器从内存单元中读取下一条指令,循环上面的过程。

参考资料来源:百度百科-机器指令



计算机的所有功能归根结底都是由CPU一条一条的执行机器指令完成的


计算机的所有功能归根结底都是由CPU一条一条的执行什么命令完成的
计算机的所有功能归根结底都是由CPU一条一条的执行机器指令完成的。一条指令实际上包括两种信息即操作码和地址码。操作码(OperationCode,OP)用来表示该指令所要完成的操作(如加、减、乘、除、数据传送等),其长度取决于指令系统中的指令条数。地址码用来描述该指令的操作对象,它或者直接给出操作数...

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灌阳县15637888862: 功能归根结底都是由CPU一条一条的执行什么命令完 -
掌骂宜邦: 计算机每执行一条指令都可分为三个阶段进行. 即取指令-----分析指令-----执行指令. 取指令的任务是:根据程序计数器PC中的值从程序存储器读出现行指令,送到指令寄存器. 分析指令阶段的任务是:将指令寄存器中的指令操作码取出后进行译码,分析其指令性质. 如指令要求操作数,则寻找操作数地址. 计算机执行程序的过程实际上就是逐条指令地重复上述操作过程,直至遇到停机指令可循环等待指令. 一般计算机进行工作时,首先要通过外部设备把程序和数据通过输入接口电路和数据总线送入到存储器,然后逐条取出执行. 但单片机中的程序一般事先都已通过写入器固化在片内或片外程序存储器中. 因而一开机即可执行指令.

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