CPU执行指令的过程

最新推荐文章于 2025-05-17 15:14:59 发布
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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

NxShow
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CPU在进行指令执行时如何进行取指和执行
DKPT的博客
11-03 1543
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。
4【工作流】CPU的指令执行过程【易忘】
la1466128339的博客
06-10 498
指令周期指令周期就像是你做饭的全过程。从找到食谱（取指令），到准备食材（间址周期），再到实际炒菜（执行周期），最后清理厨房（如果有中断的话，处理中断）。这个过程就是CPU执行一条指令所需要的全部时间。基本组成取指周期：就像你找到食谱，知道要做什么菜。CPU会从内存里找到指令，然后记在脑子里（指令寄存器IR）。间址周期：这就像你根据食谱准备食材。CPU需要知道下一步操作需要的数据在哪里，然后找到这些数据。执行周期：现在开始炒菜，CPU根据找到的指令和数据开始计算或操作。
【计算机组成原理】中央处理器（二）—— 指令执行过程
haoweixl的博客
09-24 3358
对指令操作码进行译码，按照给定的寻址方式和地址字段中的内容形成操作数的有效地址 EA，并从有效地址 EA中取出操作数。一个指令周期通常要包括几个时间段（执行步骤），每个步骤完成指令的一部分功能，几个依次执行的步骤完成这条指令的全部功能。数据相关指在一个程序中，存在必须等前一条指令执行完才能执行后一条指令的情况，则这两条指令即为数据相关。根据流水线使用的级别的不同，流水线可分为部件功能级流水线、处理机级流水线和处理机间流水线。执行周期的任务是根据IR中的指令字的操作码和操作数通过ALU操作产生执行结果。
CPU 执行程序的秘密，藏在了这 15 张图里
小林coding
10-10 1万+
前言 代码写了那么多，你知道 a = 1 + 2 这条代码是怎么被 CPU 执行的吗？ 软件用了那么多，你知道软件的 32 位和 64 位之间的区别吗？再来 32 位的操作系统可以运行在 64 位的电脑上吗？64 位的操作系统可以运行在 32 位的电脑上吗？如果不行，原因是什么？ CPU 看了那么多，我们都知道 CPU 通常分为 32 位和 64 位，你知道 64 位相比 32 位 CPU 的优势在哪吗？64 位 CPU 的计算性能一定比 32 位 CPU 高很多吗？ 不知道也不用慌张，接下来就循序渐进..
你不好奇 CPU 是如何执行任务的？
涛哥聊Python
01-27 474
点击上方蓝色小字，关注“涛哥聊Python”重磅干货，第一时间送达来源 |小林coding，作者 |小林coding前言你清楚下面这几个问题吗？有了内存，为什么还需要 CPU Cac...
你真的了解的CPU指令的执行过程吗？
qq_38371336的博客
05-17 945
本文深入探讨了CPU指令的执行过程，详细介绍了CPU内部各组件如程序计数器、地址寄存器、数据缓冲器和指令寄存译码器的工作原理及其在指令执行中的角色。文章通过一个具体的CPU框图，逐步解析了从取指到执行指令的完整流程，包括如何从存储器中获取指令、指令的译码与执行，以及数据在CPU内部的流动。此外，文章还区分了数据缓冲器与CPU缓存的不同，强调了它们在存储粒度、访问速度和管理方式上的关键差异。通过这种详细的解析，读者可以更清晰地理解CPU如何高效地执行复杂的计算任务。
小林图解系统-二.硬件结构 2.1CPU是如何执行程序的？
qq_56047026的博客
06-15 875
如果一个32位CPU的地址总线是32位，那么该CPU最大寻址能力是4G，及时加了8G大小的物理内存，也还是只能寻址到4G大小的地址，而如果一个64位CPU地址总线是458位，那么该CPU最大寻址能力是2^48，远超过32位CPU最大寻址能力。第一步，CPU读取程序计数器中的值，这个值是指令的内存地址，通过控制单元操作地址总线指定要访问的内存地址，接着通知内存设备准备数据，数据准备好后通过数据总线将指令数据传送给CPU，CPU收到内存传来的数据后，将指令数据存入指令寄存器。
揭秘 CPU 是如何执行计算机指令的
码上暴富
08-02 2175
之前的文章《揭秘代码是如何变成机器码的》，其中说到，如果从软件的角度来讲，CPU 就是一个执行各种计算机指令（Instruction Code）的逻辑机器。那么这个逻辑机器内部是什么样的呢？
精选资源
8086CPU读取和执行指令的过程.swf
03-19
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使用Logisim设计的CPU体系，模拟CPU取指令、译码、执行的全过程
09-11
使用Logisim设计的CPU体系，模拟CPU取指令、译码、执行的全过程。
计算机指令在CPU中的执行过程（图文版）
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jizhu4873的博客
11-23 2万+
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，...
简述CPU执行一条指令的过程
weixin_35749440的博客
01-05 2956
CPU 执行一条指令的过程大致如下： 获取指令：CPU 从内存中取出下一条指令。 解码指令：CPU 识别出指令的类型和操作数。 执行指令：根据指令的类型和操作数，CPU 进行相应的运算或数据传送。 写回结果：将运算结果写回到内存或寄存器中。 跳转到下一条指令：根据指令的类型，CPU 决定是否跳转到下一条指令或者执行其他操作。 这是一个大致的过程，实际上 CPU 执行指令的过程更为复杂...
CPU是如何执行指令的（实例讲解）
linsc_05的博客
03-21 2064
1、进行各种算数运算2、进行各种逻辑判断。
计算机组成原理-中央处理器-CPU指令和数据执行过程
CyAurora的博客
05-28 3601
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。
中央处理器（CPU）—— 指令执行过程
一个很懒的人
10-04 1513
本文主要介绍以下几个方面的知识; 指令周期的概念：一条指令的执行分为不同的阶段 指令周期中的数据流：不同阶段要求依次访问的数据序列 指令执行方案：如何安排多条指令执行 1.指令周期的概念 （1）指令周期 概念 特点 - 示例： （2）指令周期流程 - 不同机器周期访存的目的 2.指令周期中的数据流 （1）取指周期 （2）间指周期 （3）执行周期 （4）中断周期 3.指令执行方案 ...
CPU执行机器代码的过程
wangpeng810811的专栏
04-11 3232
CPU 有自己的命令，需要寻找操作数，即是内存，也指变量，存取过程有赋值操作符来作，而计算过程有表达式来做，表达式也指+ - * / %  & 取地址，也指是存取操作。存取地址，一般由CPU来做CPU中的地址寄存器和指针寄存器和指令寄存器来做这方面的工作，所以我们不是很好的能理解这方面的知识，是取指令和取变量，CPU中的计算器 和逻辑存取器，和寄存器，如何工作这个流程，该好好理解， 地址总线，数据
CPU执行指令过程详解
m0_53127809的博客
12-19 9163
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...
CPU的执行方式
在杯子里放零食的博客
08-08 2149
计算机启动，cpu执行引导代码，加载操作系统到引导区 操作系统接手控制，执行特定程序，将程序代码装载到内存中，并将cpu的计数器指定到该内存位置，让cpu从当前位置开始执行代码。 ...
cpu执行指令过程中异常现象例子
最新发布
06-05
### CPU指令执行过程中的异常情况示例 在CPU执行指令的过程中，可能会遇到各种异常情况。这些异常通常会导致CPU中断当前的执行流程，并跳转到相应的异常处理程序入口地址[^1]。以下是一些常见的异常现象及其例子： #### 1. **地址越界异常** 当CPU尝试访问一个无效的内存地址时，会触发地址越界异常。例如，如果程序试图访问超出其权限范围的内存区域或不存在的物理地址，操作系统会检测到这一问题并触发异常。 ```c int *ptr = NULL; *ptr = 10; // 尝试向空指针写入数据，将导致地址越界异常 ``` #### 2. **除零异常** 在执行算术运算时，如果程序尝试进行除以零的操作，CPU会检测到非法操作并触发除零异常。 ```c int result = 10 / 0; // 触发除零异常 ``` #### 3. **非法指令异常** 当CPU遇到无法识别的指令时，会触发非法指令异常。这可能是因为程序中存在错误的机器码，或者由于硬件兼容性问题导致某些指令不可用。 ```asm MOV AX, BX ; 正常指令 UD2 ; 非法指令（在x86架构中用于生成异常） ``` #### 4. **堆栈溢出异常** 当程序使用的堆栈空间超过系统分配的限制时，会触发堆栈溢出异常。这种情况通常发生在递归调用过深或局部变量占用过多堆栈空间的情况下。 ```c void recursive_function() { recursive_function(); // 无限递归可能导致堆栈溢出 } recursive_function(); ``` #### 5. **页面故障异常** 在虚拟内存系统中，如果CPU尝试访问的内存页尚未加载到物理内存中，操作系统会触发页面故障异常。随后，操作系统负责将所需的页面从磁盘加载到内存中，然后恢复程序的执行。 ```c char *data = mmap(NULL, 4096, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0); data[4096] = 'A'; // 访问未映射的内存，可能触发页面故障 ``` #### 6. **特权指令异常** 当用户模式下的程序尝试执行仅限于内核模式的特权指令时，会触发特权指令异常。这是为了保护操作系统的安全性和稳定性。 ```asm CLI ; 关闭中断（特权指令），在用户模式下执行将触发异常 ``` #### 7. **外部中断异常** 虽然严格来说不属于指令执行过程中的异常，但外部设备（如键盘、鼠标、硬盘等）产生的中断信号也会被CPU视为一种异常处理。这种情况下，CPU会保存当前状态并跳转到对应的中断处理程序。 ```c // 按下键盘上的某个键可能触发外部中断 ``` ### 异常处理机制 当检测到异常时，CPU会自动保存当前的程序状态（如程序计数器PC、寄存器值等），并跳转到相应的异常处理程序入口地址。异常处理程序的入口地址通常存储在中断向量表中[^1]。 ---
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