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  • 2018-09-21 16:48:55

    计算机如何执行存数指令

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    STA M指令:PC→MAR,MAR→MM,MM→MDR,MDR→IR,

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    a7f4a3f590493a1e451dd952a488fd7c.gif 数据通路及指令周期流程图

    (3页)

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    11.90 积分

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    指令的执行过程
    在这里插入图片描述
    取指令 :

    • 一开始PC=0指向第一条指令的位置,PC存放了当前欲执行指令的位置。
    • PC把地址0交给了地址寄存器MAR。
    • MAR根据地址在0的存储单元中取出指令,交给了数据寄存器MDR
    • MDR将指令交给了指令寄存器IR

    分析指令

    • IR将操作码交给了控制单元CU,将地址码交给了地址寄存器MAR
    • CU经过分析可知000001对应着“取数”指令

    执行指令

    • MAR根据地址码将对应的数据放入MDR中
    • MDR将数据放入累加器ACC中

    地址为0的存储单元中的指令执行结束,程序计数器PC自动+1。

    乘法:在执行地址为1的存储单元的中的乘法指令时,MDR把乘数放入乘商寄存器MQ中,这时ACC把被乘数放入通用寄存器X中,控制单元CU通知算术逻辑单元ALU进行乘法操作,并将结果低位放入MQ中,高位送入ACC(即MQ中放不下的内容)。

    除法:在执行除法指令时,MDR把除数放入通用寄存器X中,这时ACC中被除数放入,控制单元CU通知算术逻辑单元ALU进行除法操作,并将结果商放入MQ中,余数送入ACC。

    加法:在执行地址为2的存储单元的中的加法指令时,ACC中存放了被加数,MDR把加数放入通用寄存器X中,控制单元CU通知算术逻辑单元ALU进行加法操作,并将结果放入ACC中。

    存数:在执行地址为3的存储单元的中的存数指令时,CU经过分析操作码了解到这是一个存数的指令,CU控制IR将地址码交给地址寄存器MAR,控制ACC将要存放的数据交给MDR,于是主存储器就会根据MAR提供的地址,将MDR中的数据存入对应的存储单元。

    停机 :在执行地址为4的存储单元的中的停机指令时,CU经过分析操作码了解到这是一个停机的指令,之后进行系统调用(这不再是与此程序相关的内容),程序结束。

    • (PC)表示程序计数器PC中存放的内容
    • (PC)➡MAR表示PC中的值经过数据通路送到MAR,记作PC➡MAR也可以,最好带括号。
    • (PC)+1➡PC,此时运算时括号不可以省略。
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    例子:取数指令

    完成一条指令的3个过程:取指令、分析指令、执行指令

    我们都知道,指令和数据都存放在存储器中,而指令的地址存放在PC中。
    取指令过程如下:
    在这里插入图片描述
    PC将指令的地址送往MAR,MAR再送到存储体中,在存储体对应的地址中找到该指令,再把该指令送到MDR中,最后由MDR送到IR中。
    这样,取指令的过程就完成了

    分析指令和执行指令:
    在这里插入图片描述
    IR得到指令后,将指令的操作码送到CU中,分析执行什么操作(对应5)。因为我们当前分析的是取数指令,所以CU分析后得知为取数操作。
    将指令的地址码送到MAR,MAR送到存储体中,找到数据,将数据送往MDR中,最后放到ACC中,完成取数指令。

     

    例子:存数指令

    在这里插入图片描述
    仍然是三个过程:
    取指令:
    对应1、2、3、4,和上个例子一样。
    分析指令和执行指令:
    IR得到指令后,把指令的操作码送给CU,CU分析后得知为存数指令。
    IR再将指令的地址码送到MAR中,MAR再送到存储体中。因为要存数,所以CU控制ACC,将数据送到MDR中,最后MDR把数据送到之前传过来的地址中。

     

    运行简单程序

    以ax2+bx+c为例:
    以下为指令顺序,如何得到该顺序更详细的过程:具体过程
    指令顺序依次为:取数指令(x)、乘法指令(x2)、乘法指令(ax2)、存数指令(存放ax2)、取数指令(b)、乘数指令(bx)、加法指令(ax2+bx)、加法指令(ax2+bx+c)

    运行程序过程:
    1.将程序通过输入设备送至计算机
    2.程序首地址放到PC中,即第一个指令的地址
    3.程序运行,一条一条的执行指令
    4.首先就是取数指令(即上面例子的分析过程,取指令、分析指令、执行指令),完成后PC+1->PC开始下一条指令。
    5.乘法指令
    因为之前执行了一条取数指令,所以ACC中有数据x,同时x也是被乘数。
    乘法指令可参照第一个图,执行第一个图中的1、2、3、4步骤后,取到乘法指令(取指令)。那么把指令的操作码送到IR中分析得知进行乘法操作(分析指令),6、7、8、9从地址码中取到乘数x放到MQ中。(不放到ACC中)(执行指令)
    根据约定,数据x要移动到寄存器X中。
    进行乘法操作,得到x2
    (乘法指令只是大致思路,详细操作:点击这里
    完成后PC+1->PC开始下一条指令。
    6.乘法指令
    以此类推…
    直到执行完所有指令,完成程序,打印结果,停机。

     

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