計組_指令周期/機器周期(cpu周期)/時鐘周期(節拍T)的含義及其之間的關系

文章目錄

• ​​cpu執行指令過程中涉及的各種周期概念​​

• ​​時鐘周期&機器周期&指令周期​​
• ​​時鐘周期(節拍/T周期)​​

• ​​工作脈沖&時鐘周期​​

• ​​機器周期(cpu周期):​​

• ​​存取周期&存取時間​​

• ​​存取周期​​
• ​​存取時間​​

• ​​指令周期​​

• ​​指令周期和時鐘周期​​

• ​​其他概念​​
• ​​參考圖​​

cpu執行指令過程中涉及的各種周期概念

時鐘周期&機器周期&指令周期

• 不同的指令的指令周期劃分的階段可以不同(指令周期可以分為若幹個有差異的cpu周期(機器周期))

• 無條件轉移指令僅包含​

  ​取指階段​

  ​​和​

  ​執行階段​

  ​​(分别對應​

  ​取指周期​

  ​​和​

  ​執行周期​

  ​)
• 對于間接尋址的指令,除了取指周期和執行周期,中間還有一個間接尋址的階段(間址周期)
• 考慮的完整一些,cpu若采取中斷的方式實作主機和某些I/O裝置的資訊交換時,則cpu在每條指令結束前,都要發出中斷查詢信号

• 如果發現了中斷請求,cpu進入中斷響應階段(中斷周期)

• 

• 上述4個工作周期都有CPU訪存操作，隻是訪存的目的不同。

• 取指周期是為了取指令，
• 間址周期是為了取有效位址，
• 執行周期是為了取操作數，
• 中斷周期是為了儲存程式斷點。

時鐘周期(節拍/T周期)

• 時鐘周期。它是​

  ​CPU​

  ​​操作的​

  ​最基本機關​

  ​​,用​

  ​時鐘信号​

  ​​控制​

  ​節拍發生器​

  ​​，可以産生節拍，每個​

  ​節拍的寬度​

  ​​正好對應一個​

  ​時鐘周期​

  ​。
• 在每個節拍内​

  ​機器可完成一個或幾個​

  ​​需​

  ​同時執行的操作​

  ​
• 時鐘周期是(計算機CPU操作的)最小的時間機關
• 由計算機主頻确定(即主頻的倒數)

工作脈沖&時鐘周期

• 控制器的最小時間機關,起定時觸發的作用(一個時鐘周期有一個工作脈沖)

機器周期(cpu周期):

• ​

  ​機器周期​

  ​可視為所有指令執行過程中的一個基準時間。

• 一個機器周期包括若幹個時鐘周期
• 不同指令的操作不同,指令周期也不同。
• 指令周期可以由多個cpu周期(機器周期)構成

• 通路一次存儲器的時間是固定的，是以 通常以​

  ​存取周期​

  ​作為 基準時間 ,即記憶體中讀取一個指令字的最短時間作為機器周期。
• 在存儲字長等于指令字長的前提下,​

  ​取指周期​

  ​​也可視為​

  ​機器周期​

  ​。
• 在一個​

  ​機器周期​

  ​​裡可完成若幹​

  ​微操作​

  ​​，每個微操作都需一定的時間，可用​

  ​時鐘信号​

  ​來控制産生每個微操作指令。

存取周期&存取時間

存取周期

• 存儲器進行兩次獨立的存儲器操縱(讀操作/寫操作)所需要的最小間隔時間

存取時間

• ​

  ​存取時間​

  ​​僅為​

  ​完成一次操作的時間​

  ​​，而​

  ​存取周期​

  ​​不僅包含​

  ​操作時間​

  ​​，還包含操作後​

  ​線路的恢複時間​

  ​

指令周期

指令周期和時鐘周期

• CPU 從主存中​

  ​取出并執行​

  ​​一條指令的時間稱為​

  ​指令周期​

  ​,不同指令的指令周期可能不同。
• 指令周期常用若幹​

  ​機器周期​

  ​來表示;
• 機器周期包含若幹​

  ​時鐘周期​

  ​​(也稱​

  ​節拍​

  ​​或​

  ​T 周期​

  ​)

每個指令周期内的機器周期數可以不等，每個機器周期内的節拍數也可以不等

其他概念

參考圖