一条指令在cpu中的执行流程（理解CPU组成）

CPU：

1.寄存器;
2.控制器CU（Control Unit）:
指令寄存器IR(InstructionRegister)、程序计数器PC(ProgramCounter)和操作控制器OC(OperationController);
3.ALU（算数逻辑运算单元），不包括寄存器;
4.总览

过程详述：

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。

在传统的设计里，CPU中负责指令译码的部分是无法改变的。不过，在众多运用微程序控制技术的新型CPU中，微程序有时是可重写的，可以通过修改成品CPU来改变CPU的译码方式。

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。

例如，如果要求完成一个加法运算，算术逻辑单元ALU将被连接到一组输入和一组输出，输入端提供需要相加的数值，输出端将含有最后的运算结果。

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（Writeback，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。

许多新型CPU可以同时取出、译码和执行多条指令，体现并行处理的特性。

http://scs.bupt.edu.cn/eschool/resource/cai/%E7%B4%A0%E6%9D%90%E5%BA%93/fig/Flash/5.5-5.13.swf

一条指令在cpu中的执行流程（理解CPU组成）相关推荐

一文搞懂select语句在MySQL中的执行流程！
MySQL作为互联网行业使用最多的关系型数据库之一,与其免费.开源的特性是密不可分的.然而,很多小伙伴工作了很多年,只知道使用MySQL进行CRUD操作,这也导致很多小伙伴工作多年后,想跳槽进入大厂, ...
cpu 中控制单元执行的任务分析
控制单元(Control Unit)是计算机中的一个重要组件,它的主要任务是协调和控制计算机的各个部件,以执行程序中的指令序列.控制单元负责解码指令.生成控制信号,并将这些信号发送给其他组件,例如运算 ...
cpu中计算机的主要功能,cpu主要功能详解介绍
cpu即中央处理器,是计算机的运算核心和控制核心.下面是学习啦小编为大家介绍cpu的主要功能详解,欢迎大家阅读. cpu的基本介绍 cpu中央处理器(CPU,Central Processing Un ...
计算机指令在CPU中的执行过程（图文版）
为了了解指令的大概流程,下面以加法指令做以说明(引用<计算机原理>). 指令形式: ADD EA 该指令一个隐含的操作数存在累加器(AC)中,EA为另一个操作数在主存当中的有效地址. 该指 ...
.net/c#中栈和堆的区别及代码在栈和堆中的执行流程详解之一(转)
http://www.codingthink.com/c/20121223/201212231458171.html 原文出处: http://www.c-sharpcorner.com/Upload ...
java 获取内存大小_JVM面试题扩展：Java代码在JVM中的执行流程
代码示例: public class Test { // 常量 public static final String MAN_SEX_TYPE = "man"; // 静态变量 p ...
CPU中的“核”怎么理解
结论一块CPU拥有一到多个核心(core),如:单核,双核,十六核等等:每一个单独的核心由以下部分组成 control unit (CU) arithmetic logic unit (ALU) r ...
CPU和软件模拟异常的执行流程
文章目录 CPU异常记录异常的分类 CPU产生的异常软件模拟产生的异常 CPU异常的处理流程 CommonDispatchException函数分析总结模拟异常记录模拟异常的执行流程 Rai ...
Linux 从头学 01：CPU 是如何执行一条指令的？
摘自:Linux 从头学 01:CPU 是如何执行一条指令的? 作者:IOT物联网小镇发布时间:2021-07-02 08:22:43 网址:https://blog.csdn.net/jchen1 ...

一条指令在cpu中的执行流程（理解CPU组成）

过程详述：

一条指令在cpu中的执行流程（理解CPU组成）相关推荐

最新文章

热门文章