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  • 一条指令
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    2021-07-26 05:19:47

    《实验四 一条指令的执行过程》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验四 一条指令的执行过程(2页珍藏版)》请在人人文库网上搜索。

    1、实验四 一条指令的执行过程学号:1120161816姓名:田雄辉班级:07011606实验时间:2016.10.24实验报告表4-1 一条指令执行过程记录表步骤1 用户指定两个加数加数1,加数23000 12PC中存储的指令地址00000000 00001011RAM中对应指令地址中的指令编码00011101 00110110RAM中加数一的编码与内存地址0000101110111000 0034RAM中加数二的编码与内存地址0000000000001100 0036步骤2 取指令CPU使用哪根总线将PC中的内存地址送至RAM?ABRAM将CPU传来的指令地址存储在哪里?地址储存器RMA中存放。

    2、的是什么?具体的二进制编码是什么?指令编码 00011101 00110110RMA中二进制编码对应的内存地址是什么?该内存地址中存放了什么数据?该数据放在哪个寄存器中?000A 指令编码 指令寄存器PC被访问后其中的内容发生了什么变化?为什么?PC中的指令地址自动加一 因为这一指令执行完要执行下一次指令RAM将MDR中的数据通过哪条总线传送给力CPU?DBCPU将RAM传来的指令存放在哪里?指令寄存器IRIR中存放的指令二进制编码是什么?0001 110100 110110步骤3 指令译码IR中的操作码和两个操作数的内存地址分别是什么?(请分别用用六位二进制数和四位十六进制表示)000001 0001操作数1: 110100 0034操作数2: 110110 0036译码在哪里进行?并通过哪组总线把该操作传递给RAM?CU控制器 CB步骤4 取数据CPU通过哪组总线传送地址?RAM将这个地址存放在哪里?AB 地址储存器RAM把第一个操作数存放在哪个寄存器上,通过哪组总线传送给CPU?数据寄存器 DBCPU把取到的第一个操作数存放在哪里?GR步骤5 加法计算CPU把两个加数放入哪里进行加法运算?ALU计算器当两个加数相加结束后,CPU把相加结果存放在哪里?加数一所在的通用寄存器中。

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    实验4??一条指令的执行过程??实验报告

    学号????????????姓名??????????? ???????班级:??? ?????????实验时间:? ????年??月??日?

    ?

    实验报告表4-1???一条指令执行过程记录表

    步骤1???用户指定两个加数

    加数1,加数2

    ?

    PC中存储的指令地址

    ?

    RAM中对应指令地址中的指令编码

    ?

    RAM中加数一的编码与内存地址

    ?

    RAM中加数一的编码与内存地址

    ?

    步骤2? ??取指令

    CPU使用哪根总线将PC中的内存地址送至RAM?

    ?

    RAM将CPU传来的指令地址存储在哪里?

    ?

    MAR中存放的是什么?具体的二进制编码是什么?

    ?

    MAR中二进制编码对应的内存地址是什么?该内存地址中存放了什么数据?该数据放在哪个寄存器中?

    ?

    PC被访问后其中的内容发生了什么变化?为什么?

    ?

    RAM将MDR中的数据通过哪条总线传送给力CPU?

    ?

    CPU将RAM传来的指令存放在哪里?

    ?

    IR中存放的指令二进制编码是什么?

    ?

    步骤3? ??指令译码

    IR中的操作码和两个操作数的内存地址分别是什么?(请分别用用六位二进制数和四位十六进制表示)

    ?

    译码在哪里进行?并通过哪组总线把该操作传递给RAM?

    ?

    步骤4???取数据

    CPU通过哪组总线传送地址?RAM将这个地址存放在哪里?

    ?

    RAM把第一个操作数存放在哪个寄存器上,通过哪组总线传送给CPU?

    ?

    CPU把取到的第一个操作数存放在哪里?

    ?

    步骤5??加法计算

    CPU把两个加数放入哪里进行加法运算?

    ?

    当两个加数相加结束后,CPU把相加结果存放在哪里?

    ?

    ?

    ?

    实验小结:

    在本次实验中,你有哪些收获?遇到哪些问题?这些问题是否已经解决?如果已经解决了,请说说你是如何解决的。也可谈谈你的其它想法。

    ?

    第4周作业题:(请认真查阅教材及相关资料,回答以下问题,并把答案附在问题之后)

    1.???? ??查阅资料(可参阅实验教材p46--48)并解释以下名词或部件的作用。

    1)?PC的功能是什么?它的第一数据是从哪里得到的

    2)?ALU是什么部件?它的功能是什么?

    3)?MAR是什么寄存器?

    4)?MDR是什么寄存器?它和内存有什么区别?

    5)?IR是什么寄存器,它的作用是什么

    答:1)用来存放下一条指令的地址的,当执行一条指令时,首先需要根据PC中存放的指令地址,将指令由内存取到指令寄存器中,此过程称为取指令。与此同时PC中的地址或者自动加1或由转移指针给出下一条指令的地址。此后经过分析指令?,执行指令。完成第一条指令的执行,而后根据PC中取出第二条指令的地址,如此循环执行一条指令。

    ?2)计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件?运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算?与、或、非、异或等逻辑操作?以及移位、比较和传送等操作?亦称算术逻辑部件(ALU)。

    3)电子存储器地址寄存器,用来存储指令或数据的内存地址

    4)计算机组成原理中:内存数据寄存器,用来存储指令或数据。

    5)指令寄存器(IR?)用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时,先把它从内存取到数据寄存器(DR)中,然后再传送至IR。指令划分为操作码和地址码字段,由二进制数字组成。为了执行任何给定的指令,必须对操作码进行测试,以便识别所要求的操作。?指令译码器就是做这项工作的。指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。操作码一经译码后,即可向操作控制器发出具体操作的特定信

    2.???? ??请查阅资料(可参阅理论教材P1-8页),并回答以下问题(最好附实例图说明):

    1.)医院信息系统(HIS)的作用和常见的主要功能有哪些?

    2.)放射学信息系统(RIS)和医学图像存储和通信系统(PACS)的作用和常见的主要功能有哪些?RIS和PACS的关系是怎样的?它们(RIS和PACS)二者和HIS的关系又是怎样的?

    3.)实验室检验信息系统(LIS)的作用和常见的主要功能有哪些?它和HIS的关系又是怎样的?

    4.)?电子病历(EMR)的作用和常见的主要功能有哪些?它和HIS的关系又是怎样的?

    5.)我国医院信息化目前存在有哪些主要的问题?请简述之。

    答:???1)医院管理和医疗活动中进行信息管理和联机操作的计算机应用系统,英文缩写HIS。HIS是覆盖医院所有业务和业务全过程的信息管理系统。按照学术界公认的MorrisF.Collen所给的定义,应该是:利用电子计算机和通讯设备,为医院所属各部门提供病人诊疗信息?( Patient Care Information)?和行政管理信息(Administration Information)的收集(Collect)、储存(Store)、处理(Process)?提取(Retrieve)和数据交换(Communicate)?

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  • PC机启动后如何执行第一条指令

    千次阅读 2019-11-23 15:12:57
    在过去的三个月内,本人根据《linux内核设计的艺术》和《linux0.11内核完全注释》细读了linux-0.11源码中的大部分... 当我们按下开机按钮时,电脑是怎么开始执行第一条指令的? ①梦回40年前,当时的intel公司生产...

           在过去的三个月内,本人根据《linux内核设计的艺术》和《linux0.11内核完全注释》细读了linux-0.11源码中的大部分内容,最近开始研究清华大学的操作系统实验课中的ucore源代码,因此希望将自己的所思所想分享给大家,也欢迎大家一起来交流探讨。

           当我们按下开机按钮时,电脑是怎么开始执行第一条指令的?

           ①梦回40年前,当时的intel公司生产了一个16位的微处理器芯片8086,它是x86体系架构的鼻祖。但是,8086设计时为了满足当时的寻址要求1MB(个人认为可能当时的内存条最大为1MB),它的地址总线为20位,最大可寻址1MB空间,而数据总线为16位,寄存器也只能存16位的数据,为了填补这4位的差距,intel工程师想出了一个好的方法。一个寄存器存不下,那我用两个寄存器不就行了吗?当时他们的想法是将地址空间分段,因此段寄存器(CS、SS、DS、ES)应运而生,这些寄存器存的是段的基址,我们都知道CPU执行指令是通过CS:IP来执行的,但在当时CS和IP都是16位的,所以intel规定CS:IP=CS<<4+IP,来满足20位寻址。

           背景大概就是这么多了,当时intel公司规定在开机启动后,CPU运行在实模式,根据CS:IP来执行指令,那时候通过硬件逻辑已经将CS写死为0xF000,IP写死为0xFFF0,也就是说只要你开机或断电重启,CPU就会执行0xF000:0xFFF0这个地址里面的指令。按照intel规定,CS:IP=0xFFFF0存放了一条指令”jmp F000:E05B”,按照那么这条指令位于哪个存储设备里面呢?是不是最常见的内存呢?

           ②在8086生产大约7年后,intel新一代32位的微处理器芯片80386开始问世。此时地址总线和数据总线都是32位,为了向下兼容,体系一脉传承,EIP为32为,而其CS、SS、DE、ES仍然设置为16位(程序员可见部分),此时段寄存器存放的都是段选择子,段基址和限长等信息都存储在影子寄存器中(程序员不可见部分),这时通过硬件逻辑将CS写死为0xF000,EIP写死为0x0000FFF0,CS的影子寄存器(存放段基址)写死为0xFFFF0000,CPU按照段基址:偏移的执行方式来执行指令,因此intel工程师在0xFFFF0000+0x0000FFF0的地址处存放了一条指令”jmp F000:E05B”,这条指令执行完后,根据IA32中实模式下跳转指令的说明,CS会被设置为0xF000,EIP被设置为0x0000E05B,而实模式下段基地址计算公式CS base address=CS segment selector * 16=0x000F0000(存放在影子寄存器中),段基址:偏移=0x000F0000+0x0000E05B=0x000FE05B,和8086执行代码移一致。

          “Jmp F000:E05B”存放在哪个存储设备里面?------------>地址空间映射

           80386的地址空间映射:

                                     

     

           根据上图,我们可以看到0xFFFFFFF0中的地址和0xFE05B的地址都映射到BIOS的地址空间中,所以开机启动后的第一条指令位于BIOS中,首先执行BIOS代码,而不是操作系统的代码,现在的BIOS功能比较完全,在windows系统开机时,你是不是按过F1类似的键进入BIOS系统界面?

           总而言之,CPU访问的是物理地址空间中的地址(位于其地址总线上),然后该地址映射到外部设备上的地址空间(内存、显卡、BIOS等),取出该地址下的指令送回CPU执行。

           IA32中关于第一条指令的说明:

                                      

     

          参考:

    1. https://www.cnblogs.com/wudibuzaijia/p/8512712.html
    2. https://chyyuu.gitbooks.io/ucore_os_docs/content/lab1/lab1_3_1_bios_booting.html
    3.  IA-32手册
    4. 《Linux内核设计的艺术》
    5. 《linux0.11内核完全注释》
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  • 一条指令执行的步骤

    万次阅读 2020-02-23 18:45:57
    指令分为两个部分:“操作码”“地址码”,现在假设你写好一个程序,在程序开始执行前,必须将它的起始地址,即程序的一条指令所在的内存单元地址送入PC,因此程序计数器(PC)的内容即是从内存提取的第一条指令的...

    这里是关于C++程序设计的实验课程第三个实验:一条指令执行的步骤分析图解

    为了强化大家的理论知识巩固,在讲解词语时候也会有问题提出来巩固。

    在这里插入图片描述

    指令分为两个部分:“操作码”“地址码”,现在假设你写好一个程序,在程序开始执行前,必须将它的起始地址,即程序的一条指令所在的内存单元地址送入PC,因此程序计数器(PC)的内容即是从内存提取的第一条指令的地址。
    程序计数器(PC):为了保证程序(在操作系统中理解为进程)能够连续地执行下去,CPU必须具有某些手段来确定下一条指令的地址。而程序计数器正是起到这种作用,所以通常又称为指令计数器。
    在程序开始执行前,必须将它的起始地址,即程序的一条指令所在的内存单元地址送入PC,因此程序计数器(PC)的内容即是从内存提取的第一条指令的地址。在这里插入图片描述

    总结:先是PC存储第一条指令,即从内存提取的第一条指令。

    • 在程序中存放指令地址的寄存器叫( )

    A通用寄存器
    B 程序计数器
    C变址寄存器
    D指令寄存器
    答案为:D
    解析:程序计数器存放的是下一条指令所在单元的地址,指令寄存器存放正在执行的指令。(除了执行第一次指令以外,都是存放下一条指令所在单元的地址)

    程序一开始会根据PC存储的指令的内存地址(简称:指令地址),根据地址取出后放在指令寄存器中,图中指令寄存器是0001 110100 110110=加法指令的代码,因为实验在浏览器表现不太好,把两部分数字倒过来了,实际上应该是在这里插入图片描述在这里插入图片描述这样子的
    然后上下图比较后我们可以看到PC多加了一个1,这是为什么?
    答案是因为当执行指令时,CPU将自动修改PC的内容,即每执行一条指令PC增加一个量,这个量等于指令所含的字节数,以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。由于大多数指令都是按顺序来执行的,所以修改的过程通常只是简单的对PC加1。 当程序转移时,转移指令执行的最终结果就是要改变PC的值,此PC值就是转去的地址,以此实现转移。有些机器中也称PC为指令指针IP(Instruction Pointer)
    但在这里我要强调一句,这里PC加1不是单纯加1,它是根据先前的指针地址继续加上指令的字节数,因为这里的地址是按字节排序,即0x000A+1=0x000B…从而继续执行下一条指令。如果说一个指令占据两个字节,你可以这样想:执行完一条指令后,下一条指令的地址是多少???是刚刚被执行完的指令地址加上2,也正是因为这个可以继续执行指令。

    AR=0X000A=10=1010 因为0X是十六进制的标记,后面数字全当做十六进制处理,然后转化成二进制

    在这里插入图片描述这里是要把操作码放在CU以此来判断要干啥?(加减乘除之类的)判断后它就能知道后面的执行操作决定用什么工具。

    • 控制器(CU)的功能是______。

    A) 指挥计算机各部件自动、协调一致地工作
    B) 对数据进行算术运算或逻辑运算
    C) 控制对指令的读取和译码
    D) 控制数据的输入和输出
    答案:A
    解析:控制器的主要功能是指挥全机各个部件自动、协调的工作。
    在这里插入图片描述这一段是因为IR里面的值0001 110100 110110的其中110100是0X0034的值,也是我们输入的值的地址(这里我要说的是0X0034这个地址对应的是我输入的值的内存单元),同理,110110也是0X0036的值,对应着我输入的第二个值,然后存在数据缓冲寄存器(DR)中
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    经过累加器ALU的加法计算,得出结果并存储在第一个值存储的位置——数据缓冲寄存器(DR)

    • 在CPU中 数据寄存器DR是指?

    A.可存放指令的寄存器
    B.可存放程序状态字的寄存器
    C.本身具有技术逻辑于移位逻辑的寄存器
    D.可编程指定多种功能的寄存器
    答案:C
    解析:A是指令寄存器IR B是程序状态寄存器PSW D是通用寄存器
    在这里插入图片描述以上,就是我对一条指令执行的步骤总过程实验的书面描写心得。

    如果这段描述有帮到你,请记得点赞并关注哟!
    在这里插入图片描述

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