• 内容讲解

1.指令周期

指令周期是CPU取出一条指令并执行该指令所需的时间。

指令周期的长短与指令的复杂程度有关。

2.CPU周期

指令周期常常用若干个CPU周期数来表示。

由于CPU内部的操作速度较快,而CPU访问一次主存所花的时间较长,因此通常用从主存读取一条指令的最短时间来规定CPU周期。

CPU周期也称为机器周期。

3.时钟周期

一个CPU周期包含若干个时钟周期。

时钟周期是处理操作的最基本时间单位,由机器的主频决定。

一个CPU周期的时间宽度由若干个时钟周期的总和来决定。

图5-5为采用定长CPU周期的指令周期示意图。

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4.取出和执行任何一条指令所需的最短时间为2个CPU周期

任何一条指令,它的指令周期至少需要2个CPU周期,而复杂指令的指令周期则需要更多的CPU周期。这是因为,一条指令的取出阶段需要一个CPU周期时间,而一条指令的执行阶段则需要至少一个CPU周期时间。由于不同复杂度的指令其执行周期所需的CPU周期数不尽相同,因此,各种指令的指令周期也是不尽相同的。

5.用指令流程图表示指令周期

在进行计算机设计时,可以像画程序流程图那样,采用指令流程图来表示一条指令的指令周期。

在指令流程图中,

方框:代表一个操作步骤,方框中的内容表示数据通路的操作或某种控制操作;

菱形框:通常用来表示某种判别或测试,其动作依附于它前面的一个方框;

公操作符号“~”:表示一条指令已经执行完毕,转入公操作。所谓公操作,就是一条指令执行完毕后CPU进行的一些操作,这些操作主要是CPU对外设请求的处理。如果外设没有向CPU请求交换数据,那么CPU又转向主存取下一条指令。

一般的指令流程图有一个公共的流程段和许多并列的分支。公共流程段是取指令操作的流程序列,由于取指令操作是每条指令共同的操作步骤,而且指令读取步骤都是相同的,所以取指令的操作流程也是相同的;由于每条指令在执行指令阶段的操作是互不相同的,所以在取指令阶段之后,流程就根据指令分成许多个分支,通常为每种指令都安排一个分支流程。