计算机原理 6.5 指令周期

1、指令执行一般流程

不同指令功能不同，数据通路不同，执行时间不同，如何安排时序？

 

 2、指令周期基本概念

 

时钟周期=节拍脉冲=震荡周期         

作用：能完成一次微操作

 

机器周期=cpu周期  

含义：从主存读出一条指令的最短时间

作用：可完成  相对微操作来说的复杂操作。

指令周期：从主存取一条指令并执行指令的时间

指令周期由若干机器周期组成，机器周期包含若干时钟周期。

 

 3、不同指令功能不同，复杂度不同，如何进行时间控制？

定长指令周期：早期三级时序系统

　　机器周期数固定，节拍数固定，按机器周期同步，例如：MIPS 单周期

边长指令周期：现代时序系统

　　机器周期数可变，节拍数可变，按时钟周期同步，MIPS多周期

4、早期三级时序系统

 

 早期三级时序系统使得时钟脉冲变成了机器周期电位，变成了节拍电位信号，所以硬布线控制器变成了组合逻辑

5、时序产生器与控制器

 

 5、现代时序系统

 

 时钟作为输入，到状态寄存器中，这个寄存器的现态输出到一个有限状态机的组合逻辑，由它对现态进行加工，生成次态，次态作为输入送到状态寄存器中，每来一个时钟输入，次态就会变成现态，所以指令执行到什么时间，完全由指令的状态决定，而当前控制信号怎么产生与有限状态机没有关系，只与这个状态寄存器有关系，当前处于什么状态就给出什么信号，而每一个状态的改变是受时钟驱动的，这种方式最大的好处是可以按照时钟脉冲来进行同步。指令需要多少个时钟，就给多少个时钟，