計算機體系結構中的指令週期是什麼?


指令週期是微處理器處理指令的過程。首先,微處理器從記憶體中獲取或讀取指令。然後,它解碼指令,確定已獲取的指令。最後,它執行執行指令所需的運算。每個這些功能(包括取指、解碼和執行)都包含一個或多個操作的序列。

首先,微處理器在地址總線上定位指令的地址。記憶體子系統輸入此地址並對其進行解碼以訪問所需的記憶體位置。在微處理器留出足夠的時間讓記憶體解碼地址並訪問請求的記憶體位置後,微處理器將發出 READ 控制訊號。

READ 訊號準備好從記憶體或 I/O 裝置讀取資訊。不同的處理器對此訊號有特定的名稱,但一些微處理器有訊號來實現此功能。根據微處理器,READ 訊號可以是高電平有效(置位=1)或低電平有效(置位=0)。

當 READ 訊號置位時,記憶體子系統將要獲取的指令程式碼安裝到計算機系統的資料匯流排上。然後,微處理器從資料匯流排輸入此資料並將其儲存到其內部暫存器之一。

接下來,微處理器解碼指令。每個指令可能需要多個操作序列來執行指令。當微處理器解碼指令時,它會指定要執行的指令,以選擇正確的操作序列來執行。這在微處理器內部完美地完成,它不使用系統匯流排。

最後,微處理器執行指令。執行指令的操作序列因指令而異。執行例程可以從記憶體讀取資料,向記憶體寫入資料,從 I/O 裝置讀取或寫入資料,僅在 CPU 內執行操作,或執行這些操作的某個序列。

**CLK** - CLK 代表計算機系統時鐘。微處理器使用系統時鐘來同步其操作。微處理器在時鐘週期的開始將地址定位到總線上,系統時鐘的 0/1 序列。一個時鐘週期允許記憶體解碼地址並訪問其資訊的時間,微處理器發出 READ 訊號。這會使記憶體將其資料定位到系統資料匯流排上。

在此時鐘週期內,微處理器讀取系統匯流排的資料並將其儲存到其暫存器之一。在時鐘週期結束時,它將地址從地址總線上移除並取消 READ 訊號。

更新於:2021年7月24日

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