指令周期,CPU周期,时钟周期

指令周期,CPU周期,时钟周期

指令周期,CPU周期,时钟周期 #

计算机每执行一条指令的过程,可以分解成这样几个步骤。

  1. Fetch(取得指令),也就是从 PC 寄存器里找到对应的指令地址,根据指令地址从内存里把具体的指令,加载到指令寄存器中,然后把 PC 寄存器自增,好在未来执行下一条指令。
  2. Decode(指令译码),也就是根据指令寄存器里面的指令,解析成要进行什么样的操作,是 R、I、J 中的哪一种指令,具体要操作哪些寄存器、数据或者内存地址。
  3. Execute(执行指令),也就是实际运行对应的 R、I、J 这些特定的指令,进行算术逻辑操作、数据传输或者直接的地址跳转。
  4. 重复进行 1~3 的步骤。

这样的步骤,其实就是一个永不停歇的“Fetch - Decode - Execute”的循环,我们把这个循环称之为指令周期(Instruction Cycle)。

Machine Cycle,机器周期或者 CPU 周期。CPU 内部的操作速度很快,但是访问内存的速度却要慢很多。每一条指令都需要从内存里面加载而来,所以我们一般把从内存里面读取一条指令的最短时间,称为 CPU 周期。

还有一个是 Clock Cycle,也就是时钟周期以及我们机器的主频。一个 CPU 周期,通常会由几个时钟周期累积起来。一个 CPU 周期的时间,就是这几个 Clock Cycle 的总和。

对于一个指令周期来说,我们取出一条指令,然后执行它,至少需要两个 CPU 周期。取出指令至少需要一个 CPU 周期,执行至少也需要一个 CPU 周期,复杂的指令则需要更多的 CPU 周期。 三个周期(Cycle)之间的关系

所以,我们说一个指令周期,包含多个 CPU 周期,而一个 CPU 周期包含多个时钟周期。

Viewpoint #

From #

17 | 建立数据通路(上):指令+运算=CPU