計算機原理 6.5 指令周期


1、指令執行一般流程

不同指令功能不同,數據通路不同,執行時間不同,如何安排時序?

 

 2、指令周期基本概念

 

時鍾周期=節拍脈沖=震盪周期         

作用:能完成一次微操作

 

機器周期=cpu周期  

含義:從主存讀出一條指令的最短時間

作用:可完成  相對微操作來說的復雜操作。

指令周期:從主存取一條指令並執行指令的時間

指令周期由若干機器周期組成,機器周期包含若干時鍾周期。

 

 3、不同指令功能不同,復雜度不同,如何進行時間控制?

定長指令周期:早期三級時序系統

  機器周期數固定,節拍數固定,按機器周期同步,例如:MIPS 單周期

邊長指令周期:現代時序系統

  機器周期數可變,節拍數可變,按時鍾周期同步,MIPS多周期

4、早期三級時序系統

 

 早期三級時序系統使得時鍾脈沖變成了機器周期電位,變成了節拍電位信號,所以硬布線控制器變成了組合邏輯

5、時序產生器與控制器

 

 5、現代時序系統

 

 時鍾作為輸入,到狀態寄存器中,這個寄存器的現態輸出到一個有限狀態機的組合邏輯,由它對現態進行加工,生成次態,次態作為輸入送到狀態寄存器中,每來一個時鍾輸入,次態就會變成現態,所以指令執行到什么時間,完全由指令的狀態決定,而當前控制信號怎么產生與有限狀態機沒有關系,只與這個狀態寄存器有關系,當前處於什么狀態就給出什么信號,而每一個狀態的改變是受時鍾驅動的,這種方式最大的好處是可以按照時鍾脈沖來進行同步。指令需要多少個時鍾,就給多少個時鍾,


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