CPU执行指令过程

最新推荐文章于 2025-06-10 10:45:30 发布
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本文详细解析了计算机程序执行过程中的关键步骤，包括取指令、指令译码、执行、内存访问、返回结果，深入探讨了程序计数器、地址寄存器、存储器和数据寄存器的作用及工作原理。
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  1. 取出指令；
  2. 指令译码；
  3. 执行指令；
  4. 访问内存取数；
  5. 返回结果；

取指令阶段：程序计数器PC先送地址到地址寄存器MAR，程序计数器加1，地址寄存器的地址通过总线送到存储器，存储器的控制逻辑电路将MAR内的地址通过地址译码器译码后找到地址，对应地址数据通过内部总线传递给数据寄存器MDR，MDR通过数据总线传输到指令寄存器

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值得注意的是，取指阶段的速度往往受到内存访问速度的限制，因此现代计算机系统中通常会采用各种缓存技术来加速指令的获取。在这个循环过程中，CPU的各个部件（如PC、MAR、IR、ALU等）需要紧密协同工作以确保指令的正确执行。然后，它会根据操作码和操作数的信息，调用相应的逻辑电路或算术逻辑单元（ALU）来执行指令所指定的操作。对于需要访问内存的指令（如加载指令和存储指令），CPU会在访存阶段与内存进行交互。在执行阶段，CPU首先会对IR中的指令进行译码，以识别出指令的类型和操作码。
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在进入正题之前，先介绍几个名词 基础概念 1、操作数：操作数并不是什么高深的意思，就是我们执行指令时需要用到的真实的数据，比如1+1中的1（当时这个概念一直模糊了好久……） 2、几种常见寻址方式： 立即寻址：就是我们的操作数已经包含在指令当中，比如指令1+1，那么这种方式就是立即寻址，说白了，就是能立即拿到我们想要的操作数，根本不需要额外操作 直接寻址：就是指令中包含操作数存在的地址，我们需要根据这个地址的找到操作数 间接寻址：就是地址中包含操作数的地址，有点类似于指针的操作原理。我们...
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2.操作控制：一条指令的功能往往是由若干操作信号组成，cpu管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应的部件从而控制这些部件按指令要求进行动作。指令周期通常用若干机器周期来表示，机器周期又叫CPU周期，一个机器周期又包含若干时钟周期(也称节拍、T周期或cpu时钟周期，cpu操作的基本单位)3.时间控制：对各种操作加时间上的控制，时间控制要为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号。1.指令控制：完成取指令、分析指令和执行指令的操作，即程序的顺序控制。同一时刻只允许2个部件之间进行交换。
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