深刻淺出計算機組成原理學習筆記：第十七講

1、引子

一、指令

二、計算

然而，光知道這兩部分還不能算是真正揭開了CPU的祕密，只有把「指令」和「計算」這兩部分功能連通起來，咱們才能構成一個真正完整的CPU。
這一講，咱們就在前面知識的基礎上，來看一個完整的CPU是怎麼運轉起來的。

2、指令週期

一、計算機每執行一條指令的過程

4.重複進行1～3的步驟。
這樣的步驟，其實就是一個永不停歇的「 Fetch - Decode - Execute」的循環，咱們把這個循環稱之爲 指令週期（Instruction Cycle）。

 

二、什麼是指令週期

三、不一樣步驟在不一樣組件以內完成

 

三個週期之間的關係

 

四、CPU週期

五、時鐘週期

3、創建數據通路

一、第一類操做元件

二、第二類存儲元件

三、什麼是數據通路

四、控制器

聽起來是否是很簡單？實際上，控制器的電路特別複雜。下面我給你詳細解析一下。

 

一方面，全部CPU支持的指令，都會在控制器裏面，被解析成不一樣的輸出信號。咱們以前說過，如今的IntelCPU支持2000個以上的指令。這意味着，

控制器輸出的控制信號，至少有2000種不一樣的組合。

 

運算器裏的ALU和各類組合邏輯電路，能夠認爲是一個固定功能的電路。控制器「翻譯」出來的，就是不一樣的控制信號。這些控制信號，告訴ALU去作不一樣的計算。

能夠說正是控制器的存在，讓咱們能夠「編程」來實現功能，能讓咱們的「存儲程序型計算機」名副其實。

指令譯碼器將輸入的機器碼，解析成不一樣的操做碼和操做數，而後傳輸給ALU進行計算

4、CPU所須要的硬件電路

一、ALU

二、寄存器

三、自動數數的電路

咱們看似寫了各類複雜的高級程序進行各類函數調用、條件跳轉。其實只是修改PC寄存器裏面的地址。PC寄存器裏面的地址一修改，計算機就能夠加載一條指令新指令

往下運行。實際上，PC寄存器還有一個名字，就叫做程序計數器。顧名思義，就是隨着時間變化，不斷去數數。數的數字變大了就去執行一條新指令。

因此，咱們須要的就是一個自動數數的電路。

四、譯碼器

 5、總結延伸

好了，如今咱們把這四類電路，經過各類方式組合在一塊兒，就能最終組成功能強大的CPU了。可是，要實現這四種電路中的中間兩種，咱們還須要時鐘電路的配合。

下一節，咱們一塊兒來看一看，這些基礎的電路功能是怎麼實現的，以及怎麼把這些電路組合起來變成一個CPU。