深圳平台型网站建设公司,拜年小程序制作,吴江住房和城乡建设部网站,赣州哪里可以做网站一、指令周期1. 定义与组成定义#xff1a;CPU取出并执行一条指令所需的全部时间#xff0c;称为指令周期。子周期划分#xff1a;取指周期#xff08;必选#xff09;#xff1a;从存储器取指令到指令寄存器#xff08;IR#xff09;。间址周期#xff08;可选#…一、指令周期1. 定义与组成定义CPU取出并执行一条指令所需的全部时间称为指令周期。子周期划分取指周期必选从存储器取指令到指令寄存器IR。间址周期可选处理间接寻址获取操作数的真实地址。执行周期必选执行指令规定的操作。中断周期可选处理中断请求。特性不同指令的周期长度不同。取指和执行周期必然存在间址和中断周期视情况触发。每个子周期由多个时钟周期构成时钟周期是CPU最小时间单位。2. 机器周期定义人为设计的时间单位通常等于一次访存时间当指令字长存储字长时机器周期取指周期。与存储字长关系反映存取一个存储单元的时间。实际应用指令字长为存储字长的倍数时取指周期需多个机器周期例指令占2个存储单元 → 取指需2个机器周期。间址、执行、中断周期的机器周期数因指令而异。判断流程间址周期仅在间接寻址时触发Y/N。中断周期仅在检测到中断请求时触发Y/N。
二、指令执行过程1. 取指令核心机制程序计数器PC指向下条指令地址通过访存将指令送入指令寄存器IR。细节可能经过内存数据寄存器MDR中转或直接进入IR。例PC103从主存地址103取指令。PC自增取指后PC自动增加增量由指令字长和编址方式决定。2. 译码操作对IR中的操作码进行译码生成对应控制信号。示例ADD指令隐含寻址一个操作数地址由指令给出如104。另一个操作数隐含在累加器ACC中。3. 源操作数地址计算并取操作数寻址处理根据寻址方式计算有效地址。存储器数据可能需多次访存。示例隐含寻址从指令解析地址104读取104处数据到寄存器。另一操作数直接从ACC获取。4. 执行数据操作过程操作数送入ALU执行运算如加法。结果暂存于ALU输出端寄存器。注意复杂指令的执行周期较长。5. 目的操作数地址计算并存结果存储方式寄存器数据直接写入目标寄存器。存储器数据需计算目的地址并访存。特殊情形目的地址可能需额外计算如基址寻址。
三、指令周期的数据流1. 取指周期数据流流程PC → MAR将PC中的指令地址送入内存地址寄存器MAR。发出读命令控制单元通过控制总线向存储器发出读信号MAR地址通过地址总线传至存储器。读取指令存储器将指令读出经数据总线传至MDR。指令存入IRMDR中的指令代码送入IR。PC自增PC值增加增量由指令字长决定。关键序列PC → MAR → 主存 → MDR → IRPC。2. 间址周期数据流作用解决间接寻址时无法直接获取操作数地址的问题。流程根据IR中地址码确定操作数有效地址。有效地址送入MAR。发出读命令MAR指示的内存单元数据读入MDR。特点读取操作数本身而非指令。3. 执行周期数据流特点因指令类型不同操作差异大无统一数据流模板。操作类型包括算术逻辑运算、数据传送、控制转移等。4. 中断周期数据流正常执行一个指令中断程序流程堆栈指针SP调整SP减一栈从高地址向低地址生长。栈地址传送SP值送入MAR。断点写入准备发出写命令。数据入栈PC值断点地址写入栈。中断服务程序跳转将中断向量地址送入PC。调整堆栈指针堆栈指针SP值减1为保存断点地址腾出栈空间。因为堆栈从高地址向低地址生长SP减小指向新的栈顶。传送栈地址将调整后的SP值送入内存地址寄存器MARMAR存储将要写入断点地址的栈顶地址。发出写命令控制单元通过控制总线向主存发出写命令同时将MAR中的栈顶地址通过地址总线传送到主存准备写入数据。保存断点地址将程序计数器PC中的当前程序地址断点通过数据总线写入主存的栈顶地址MAR指定的位置完成PC值压栈。加载中断向量地址将中断服务程序的入口地址中断向量地址通常由中断控制器提供送入PC更新PC值准备跳转到中断服务程序。SP本质逻辑寄存器通过存储地址值实现指向。为什么需要将断点地址设置为新的栈顶SP减1数据覆盖风险原SP地址可能已有数据直接写入会破坏栈结构。违反栈操作规则压栈要求SP先减1再写入这是堆栈设计的标准逻辑。影响后续操作直接写入原SP地址会导致栈顶指针混乱后续压栈或出栈操作可能出错。中断返回错误如果PC值未正确保存到新的栈顶返回时可能跳转到错误的地址导致程序崩溃。问题解答中断服务程序执行完后SP会1并继续执行未执行的程序吗答案是的执行完中断服务程序后CPU会通过出栈操作将堆栈指针SP加1从栈中恢复中断前的PC值并继续执行未完成的主程序。以下是具体流程和原因。
