CPU程序执行


人们可能会惊讶于CPU是如何编程的。CPU中包含一个特殊的寄存器——**指令寄存器**——它的位模式决定了CPU将执行什么操作。一旦该操作完成,指令寄存器中的位模式就可以更改,CPU将执行此下一个位模式指定的运算。

大多数现代CPU使用指令队列。一些指令正在队列中等待,准备执行。不同的电子电路在控制单元执行指令时保持指令队列的完整性。但这只是一个实现细节,它允许控制单元运行得更快。控制单元如何执行程序的特性由单指令寄存器模型表示。

由于指令只是位模式,因此可以将它们存储在内存中。指令指针寄存器始终具有下一个要执行指令的内存地址(指向)。为了让控制单元执行此指令,它被复制到指令寄存器中。

情况如下:

  • 一系列指令存储在内存中。

  • 第一条指令所在的内存地址被复制到程序计数器。

  • CPU通过地址总线将程序计数器中的地址发送到内存。

  • 内存通过响应在数据总线上发送该内存位置位状态的副本,然后CPU将其复制到其指令寄存器中。

  • 指令指针会自动递增以包含内存中下一条指令的地址。

  • CPU执行指令寄存器中的指令。

  • 转到步骤3。

步骤345称为**指令提取**。这里,步骤37构成一个循环,即**指令执行周期**。下图以图形方式显示了它。

更新于:2019年10月17日

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