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  • CPU执行指令过程

    千次阅读 2014-01-05 13:43:03
    CPU通过控制器执行指令 PC计数器先把指令地址发送到MAR MDR通过MAR的地址读取指令 然后送到IR 通过ID译码 CPU识别指令 然后计数器PC+1 具体执行指令就看指令是什么样 的了

    CPU通过控制器执行指令

    PC计数器先把指令地址发送到MAR

    MDR通过MAR的地址读取指令

    然后送到IR

    通过ID译码 CPU识别指令

    然后计数器PC+1


    具体执行指令就看指令是什么样 的了

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  • 一条cpu指令执行过程

    千次阅读 2019-09-16 00:46:55
    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:将指令寄存器的指令操作码取出后进行译码,分析其指令性质。...

    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我们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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  • CPU内部组成结构及指令执行过程

    万次阅读 多人点赞 2015-05-15 09:53:16
    计算机的基本硬件系统由运算器、控制器、存储器和输入、... CPU通过执行指令来控制程序的执行顺序,这是CPU的重要职能。  (2)操作控制  一条指令功能的实现需要若干个操作信号来完成,CPU产生每条指令的操作信号并

      计算机的基本硬件系统由运算器、控制器、存储器和输入、输出设备五大部件组成。运算器和控制器等部件被集成在一起统称为中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)。

      CPU的功能

      (1)程序控制

      CPU通过执行指令来控制程序的执行顺序,这是CPU的重要职能。

      (2)操作控制

      一条指令功能的实现需要若干个操作信号来完成,CPU产生每条指令的操作信号并将操作信号送往不同的部件,控制相应的部件按指令的功能要求进行操作。

      (3)时间控制

      CPU对各种操作进行时间上的控制,这就是时间控制。CPU对每条指令的整个执行过程要进行严格控制,即指令执行过程中操作信号的出现时间、持续时间及出现的时间顺序都需要进行严格控制。

      (4)数据处理

      CPU通过对数据进行算术运算及逻辑运算等方式进行加工处理,数据加工处理的结果被人们所利用。所以,对数据的加工处理也是CPU最根本的任务。

      CPU的组成

      CPU主要有运算器、控制器、寄存器组合内部总线等部件组成。

      运算器

      运算器由算术逻辑单元(Arithmetic and Logic Unit,ALU),累加寄存器(AC),数据缓冲寄存器(DR),和状态条件寄存器组成,它是数据加工处理部件,完成计算机的各种算术和逻辑运算。相对于控制器而言,运算器接受控制器的命令而进行动作,即运算器所进行的全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的,所以它是执行部件。

      算术逻辑单元(ALU)

      ALU是运算器的重要组成部件,负责处理数据,实现对数据的算术运算和逻辑运算。

      累计寄存器(AC)

      AC通常简称为累计器,它是一个通用寄存器,其功能是当运算器的算术逻辑单元执行算术或逻辑运算时,为ALU提供一个工作区。最后的运算结果放到AC中,因此运算器中至少有一个累加寄存器。

      数据缓冲寄存器(DR)

      在对内部存储器进行读写操作时,用DR暂时存放由内存储器读写的一条指令或一个数据字,将不同时间段内读写的数据隔离开来。DR作为CPU和内存、外部设备之间的数据传送中转站;作为CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的缓冲;在单累加器结构的运算器中,DR还可以件作为操作数寄存器。

      状态条件寄存器(PSW)

      PSW保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容,主要分为状态标志和控制标志。这些标志通常由一位触发器保存,保存了当前指令执行完成之后的状态。通常一个算术操作产生一个运算结果,一个逻辑操作产生一个判决。

      控制器

      运算器只能完成运算,而控制器用于控制整个CPU的工作,他决定了计算机运行过程的自动化。它不仅要保证程序的正确执行,而且要能够处理异常事件。控制器一般包括指令控制逻辑、时序控制逻辑、总线控制逻辑和中断控制逻辑等几个部分。

      时序控制逻辑要为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号。总线逻辑是为多个功能部件服务的信息通路控制电路。中断控制逻辑用于控制各种中断请求,并根据优先级的高低对中断请求进行排队,逐个交给CPU处理。

      指令控制逻辑要完成取指令、分析指令和执行指令的操作,其过程分为取指令、指令译码、按指令操作码执行、形成下一条指令等步骤。

      指令寄存器(IR)

      当CPU执行一条指令时,先把它从内存储器取到缓冲寄存器中,在送入IR暂存,指令译码器根据IR的内容产生各种微操作指令,控制其他的组成部件工作,完成所需的功能。

      程序计数器(PC)

      PC具有寄存信息和计数两种功能,又称为指令计数器。程序的执行分为两种情况,一是顺序执行,而是转移执行。当程序开始执行前,将程序的起始地址送入PC,该地址在程序加载到内容是确定,因此PC的内容即是程序第一条指令的地址。执行指令时CPU自动修改PC的内容,以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。

      地址寄存器(AR)

      AR保存当前CPU所访问的内存单元的地址。由于内存和CPU存在着操作速度上的差异,所以需要使用AR保持地址信息,知道内存的读写操作完成为止。

      指令译码器(ID)

      指令分为操作码和地址码两部分,为了能执行任何给定的指令,必须对操作码进行分析,以便识别所完成的操作。ID就是对指令中的操作码字段进行分析解释,识别该指令规定的操作,向操作控制器发出具体的控制信号,控制各部件工作,完成所需的功能。

      寄存器组

      寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。运算器和控制器中的寄存器是专用寄存器,起作用是固定的。通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途,其数目因处理器不同有所差异。

      指令执行过程

      

      MOV指令

      取指阶段:

      程序计数器PC装入第一条指令的地址101,PC的内容被放到指令地址总线上,对指令进行译码并启动读命令。从101号地址读出MOV指令,通过指令总线IBus装入指令寄存器IR,程序计数器PC内容加1,变成102,为下一条指令做好准备。指令寄存器IR中的操作码被译码,CPU识别出是MOV指令,至此取指阶段完成。

      执行阶段:

      操作控制器OC送出控制信号到通用寄存器,选择R1(10)为源寄存器,RO(00)为目标寄存器。OC送出控制信号到ALU,指定ALU做传送操作,打开ALU输出三态门,将ALU输出(10)送的数据总线DBus上,任何时刻DBus上只能有一个数据。将DBus上的数据打入数据缓冲寄存器DR,将DR中的数据打入目标寄存器RO,RO的内容由00变为10至此MOV指令执行完毕。

      LAD指令

      取指阶段:

      LAD指令的取指阶段和MOV指令完全相同。

      执行阶段:

      OC发出控制命令,打开IR输出三态门,将指令中的直接地址码6放到数据总线DBus上,装入地址寄存器AR,将数存6号单元中的数100读出到DBus上,装入缓冲寄存器DR。将DR中的数100装入通用寄存器R1,原来R1中的值10被覆盖,至此LAD指令执行完毕。

      ADD指令

      取指阶段:

      ADD指令的取指阶段和其他指令相同。

      执行阶段:

      操作控制器OC送出控制信号到通用寄存器,选择R1(100)为源寄存器,R2(20)为目标寄存器。ALU做R1和R2的加法运算,打开ALU输出三态门,将运算结果120放到数据总线DBus上,然后打入缓冲寄存器DR。ALU产生的进位信号保存在状态字寄存器PSW中,将DR中数值120装入R2中,R2原来的数20被覆盖。到此ADD指令执行结束。

      STO指令

      取指阶段:

      STO指令的取指阶段和其他指令相同。

      执行阶段:

      操作控制器OC送出控制信号到通用寄存器,选择R3(30)作为数据存储器的地址。打开通用寄存器输出三态门,将地址30放到DBus上并装入地址寄存器AR,并进行地址译码。操作控制器OC送出控制信号到通用寄存器,选择R2(120)作为数存的写入数据放到DBus上。将数值120写入数存30单元,原先的数据40被冲掉。至此STO指令执行结束。

      JMP指令

      取指阶段:

      JMP指令的取指周期和其他指令相同。

      执行阶段:

      OC发出控制命令,打开IR输出三态门,将IR中的地址码101发送到DBus上,将DBus上的地址码101打入到程序计数器PC中,PC中原先的地址106被更换。于是下一条指令不是从106单元取出,而是转移到101单元取出。至此JMP指令执行周期结束。

      以上内容是对于CPU功能、组成以及执行指令的一些总结和整理,有不足之处,希望大家批评指正。

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  • 计算机指令在CPU中执行过程(图文版)

    万次阅读 多人点赞 2018-11-23 15:37:17
    指令一个隐含的操作数存在累加器(AC),EA为另一个操作数主存当中的有效地址。 该指令是把AC和EA的数据相加,最后把计算的和送回AC,即AC+EA -> AC。 1. 取指 把PC的内容(指令地址)装入地址...

    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。
    该指令是把AC和EA的数据相加,最后把计算的和送回AC中,即AC+EA -> AC。

    1. 取指

    把PC的内容(指令地址)装入地址寄存器(AR),送上地址总线,由地址总线找到对应主存单元,取出指令码,然后通过数据总线将指令码传给CPU的指令寄存器(IR)。

     

    2. 分析

    把IR中的指令交给译码器译码,识别出这是一条AC与主存单元相加的指令,将指令中的EA输出到地址总线,地址总线在加法指令的控制下从主存单元读出数据,然后将读出的数据通过数据总线送到CPU的暂存寄存器(TR)中。

    在指令译码的同时,PC的值会加1,指向下一个指令地址。

     

     

    3. 执行

    将AC中的数据和TR中的数据传入运算中心(ALU)进行加法计算,再将计算之和通过数据总线传给AC,结束指令。

    以上只列出最关键的3个步骤,其中一个指令的操作数是以直接寻址的方式给出的(EA),即译码后可立即进行访存操作。如果指令的操作数是由其他寻址方式给出,则还需要进一步取址得出EA,再由EA去存储器取值。

     

     

     

     

     

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  • 8086的复位与启动 CPU执行指令的步骤

    千次阅读 2020-03-30 21:26:51
    CPU执行指令的步骤 取指 译码 执行 回写 CPU取指令的方法 将CS和IP的内容通过地址加法器得到指令的物理地址,获取下一条要执行的指令 RESET信号 当CPU接收到有效的RESET信号且至少维持4个时钟周期,不管之前执行...
  • 指令执行过程

    千次阅读 多人点赞 2018-10-28 23:25:31
      CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线构成,我们知道运算器是用来完成运算的,而指令的执行就是控制器... 指令寄存器(IR):用来暂存指令,当CPU执行指令时,先把它从内存取到缓冲寄存器,再送入...
  • cpu指令运行过程

    千次阅读 2018-06-11 16:01:46
    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:将指令寄存器的指令操作码取出后进行译码,分析其指令性质。...
  • 单片机执行指令过程详解

    千次阅读 2020-03-04 21:54:22
    单片机执行指令过程详解 单片机执行程序的过程,实际上就是执行我们所编制程序的过程。即逐条指令的过程。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。 ...
  • 8086CPU读取和执行指令过程

    千次阅读 2012-07-25 04:22:00
    8086PC读取和执行指令相关部件 转载于:https://www.cnblogs.com/LoveFishC/archive/2012/07/25/3845593.html
  • 详解CPU指令执行步骤

    千次阅读 2020-08-15 16:06:16
    执行过程大图谱 取指 译码 执行 回写 ======================================= 补充知识: 不知道你能不能看懂汇编指令,如: mov ax,0800H ; 将内存地址 0B800H 写入 ax 寄存器 add ax,ds:[6] ; 计算 ax + ds:[6]...
  • 一条指令在cpu中执行流程

    万次阅读 2014-05-22 15:57:25
    一条指令在cpu中执行流程(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....
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