计算机指令周期

1、计算机科学导论指令周期机器周期所谓机器周期就是CPU利用重复的周期步骤来执行程序中的指令。机器周期机器周期译码译码取指令取指令执行执行ALUALU（算术逻辑单元）（算术逻辑单元）（数据）（数据）寄寄存存器器PC(程序计数器)IR(指令寄存器)CPUCPU的组成的组成取指令因为算术逻辑单元只能操作那些存储在数据寄存器中的数据。所以CPU中的控制单元命令系统将下一条将要执行的指令从主存复制到CPU的指令寄存器中。ALUALU（算术逻辑单元）（算术逻辑单元）寄寄存存器器CPUCPU主存主存指令指令问题：如果把数据全部存储在CPU的数据寄存器中，是否可以省略该步骤呢？答：理论上是可以实现的，因为高速率

2、运算而且能大量存储数据的寄存器的造价是非常昂贵的。解决办法：因为不是所有的数据在任何一个运算中都会全部调用，所以我们将数据存储在内存中，用的时候临时地把它们调入寄存器中。所以才有“取指令”这一个不可省略的步骤。译码当指令置于寄存器后，该指令将由控制单元负责译码。指令译码的结果是产生一系列可以执行的二进制代码。因为计算机只能识别二进制（0和1）。ALUALU（算术逻辑单元）（算术逻辑单元）（数据）寄存器（数据）寄存器PCPC( (程序计数器程序计数器) )IRIR( (指令寄存器指令寄存器) )控制器控制器CPU执行执行的过程就是控制单元发任务命令到CPU的某个部件，让它执行操作。例如：控制单元

3、发送命令到CPU的ALU中让两个输入到数据寄存器中的内容（比如1和2）相加。即运行1+2=3的运算。流程图开始停止取指令译码执行【没有指令】指令周期初步的概念取：从内存中把数据复制到CPU中。译：数据被翻译成计算机可识别可执行的二进制代码。执：ALU得到命令后将进行运算。因为存在一个忽略点和一个误区，所以这个初步的概念是不正确，不全面的！忽略点操作步骤的被操作也就是说我们只看到数据被程序所操作而进行运算，而忽略了这样的操作是怎样一步步有条不紊地进行的。误区对译码的误区。比如有人会认为7这个数字进入到寄存器中会被译码城111的二进制代码。这是错误的因为7在计算机中的存储形式一直是111。指令本身

4、也是一些复杂的由0和1组成的数字串，在被复制到CPU中后，得让CPU读懂之后才能执行。这就意味着在内存中不仅有需要被运算的数据，还有对数据运算的程序。周期ALUALU IRPC控制单元（数据）寄存器R1R2R3R4R5R6D11D22D3D4D5M1指令1M2指令2M3指令3M4指令4M5指令5主存数据部分程序部分周期1ALUALU IRPC控制单元（数据）寄存器R11R2R3R4R5R6D11D22D3D4D5M1指令1M2指令2M3指令3M4指令4M5指令5指令100主存数据部分程序部分周期2ALUALU IRPC控制单元（数据）寄存器R11R22R3R4R5R6D11D22D3D4D5M1指令1M2指令2M3指令3M4指令4M5指令5指令201主存数据部分程序部分周期3ALUALU IRPC控制单元（数据）寄存器R11R22R33R4R5R6D11D22D3D4D5M1指令1M2指令2M3指令3M4指令4M5指令5指令302主存数据部分程序部分1+2=3周期4ALUALU IRPC控制单元（数据）寄存器R11R22R33R4R5R6D11D22D33D4D5M1指令1M2指令2M3指令3M4指令4M5指令5指令403主存数据部分程序部分周期5ALUALU IRPC控制单元（数据）寄存器R11R22R33R4R5R6D11D22D33D4D5M1指令