计算机组成原理中的指令执行过程主要包括以下几个阶段:
取指周期:
CPU从程序计数器(PC)中获取指令的地址。 将该地址送至存储器地址寄存器(MAR)。 CPU发出读命令,从主存储器中取出指令并存入指令寄存器(IR)。 PC自动加1,为下一条指令的地址做准备。
间址周期(如有间接寻址):
将指令中的地址码(形式地址)送至MAR。 CPU再次发出读命令,从主存储器中取出有效地址并存入数据缓冲寄存器(MDR),或直接送至IR的地址码字段(此时
间接寻址变为直接寻址)。 执行周期:
根据IR中的指令操作码和操作数,通过算术逻辑单元(ALU)进行运算。 运算结果可能存入通用寄存器或主存储器中。
中断周期(如有中断请求):
CPU在每条指令执行结束前检查是否有中断信号。 如有中断请求,CPU保存当前指令的断点(即PC的内容)至堆栈中。 CPU将中断服务程序的入口地址送至PC,以便执行中断服务程序。 指令执行过程中,CPU通过控制单元(CU)发出各种控制信号,协调各部件的工作。此外,指令的执行还可能受到机器周期和时钟周期的影响,一个指令周期通常包含多个机器周期,而每个机器周期又包含多个时钟周期。时钟周期是CPU操作的最基本单位。