指令周期指令周期15.2指令周期CPU的功能：取指令和執(zhí)行指令指令周期：取出一條指令并執(zhí)行這條指令的時(shí)間。各種指令的指令周期相同嗎？為什么？

5.2指令周期CPU的功能：取指令和執(zhí)行指令指令周期：取出一25.2指令周期CPU周期（機(jī)器周期）：定義為：在內(nèi)存（Cache）中讀取指令字的最短時(shí)間（因?yàn)樵L存耗時(shí)較長(zhǎng)）取指階段需要一個(gè)CPU周期5.2指令周期CPU周期（機(jī)器周期）：35.2指令周期一個(gè)指令周期中：一條指令耗時(shí)一個(gè)指令周期一個(gè)指令周期包括一個(gè)取指令周期和一個(gè)或一個(gè)以上的CPU執(zhí)行周期在每個(gè)CPU周期中數(shù)據(jù)通路是確定的指令決定了數(shù)據(jù)通路的建立及操作具體內(nèi)容與實(shí)現(xiàn)方式。5.2指令周期一個(gè)指令周期中：4勘誤：P142：最后一段第一句改為：指令周期常常用若干個(gè)CPU周期數(shù)來(lái)表示，CPU周期又稱為機(jī)器周期，（刪除“又稱時(shí)鐘周期，”）CPU訪問(wèn)一次內(nèi)存……勘誤：55.2指令周期時(shí)鐘周期：節(jié)拍脈沖、T周期處理操作的最基本單位，與CPU主頻成倒數(shù)可代表一次微操作，如ALU的一次運(yùn)算、寄存器間的一次數(shù)據(jù)傳送5.2指令周期時(shí)鐘周期：節(jié)拍脈沖、T周期6Eg.某CPU的主頻為8MHz，若已知每個(gè)機(jī)器周期平均含有4個(gè)時(shí)鐘周期，且該機(jī)的平均指令速度為0.8MIPS，則該機(jī)的平均指令周期為_(kāi)__________，每個(gè)指令周期平均含有___________個(gè)機(jī)器周期。Eg.某CPU的主頻為8MHz，若已知7解答指令周期：1時(shí)鐘周期：指令周期含有時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)：指令周期含有機(jī)器周期個(gè)數(shù)：0.8MS=1.25uS18MS=0.125uS102.5解答指令周期：1時(shí)鐘周期：指令周期含有時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)：指令周期85.2指令執(zhí)行過(guò)程詳解指令存儲(chǔ)器八進(jìn)制地址指令助記符100101102103104105106MOVR0,R1LADR1,6ADDR1,R2STOR2,(R3)JMP101ANDR1,R3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器八進(jìn)制地址八進(jìn)制數(shù)據(jù)56710…30701006677…40(120)5.2指令執(zhí)行過(guò)程詳解指令存儲(chǔ)器八進(jìn)制地址指令助記符10095.2.2MOV指令執(zhí)行過(guò)程詳解5.2.2MOV指令執(zhí)行過(guò)程詳解105.2.2MOV指令執(zhí)行過(guò)程詳解取指令：取出指令：從存儲(chǔ)器取出要執(zhí)行的指令送到指令寄存器暫存；PC+1；指令譯碼：確定要進(jìn)行的操作；執(zhí)行指令：根據(jù)指令譯碼器向各個(gè)部件發(fā)出相應(yīng)控制信號(hào)，完成指令規(guī)定的操作與馮·諾依曼存儲(chǔ)程序思想的印證5.2.2MOV指令執(zhí)行過(guò)程詳解取指令：115.2.2MOV指令執(zhí)行過(guò)程詳解-取指令取指令過(guò)程詳解5.2.2MOV指令執(zhí)行過(guò)程詳解-取指令取指令過(guò)程詳解125.6MOV指令執(zhí)行過(guò)程詳解-取指令②PC的內(nèi)容被放到指令地址總線ABUS(I)上,對(duì)指存進(jìn)行譯碼,并啟動(dòng)讀命令；③從101號(hào)地址讀出的MOV指令通過(guò)指令總線IBUS裝入指令寄存器IR；④程序計(jì)數(shù)器內(nèi)容加1，變成102，為取下一條指令做好準(zhǔn)備；⑤指令寄存器中的操作碼（OP）被譯碼；⑥CPU識(shí)別出是MOV指令，至此，取指周期即告結(jié)束。①程序計(jì)數(shù)器PC中裝入第一條指令地址101（八進(jìn)制）；101102MOVR0,R15.6MOV指令執(zhí)行過(guò)程詳解-取指令②PC的內(nèi)容被放到指135.2.2MOV指令執(zhí)行過(guò)程詳解-執(zhí)行指令執(zhí)行指令過(guò)程詳解5.2.2MOV指令執(zhí)行過(guò)程詳解-執(zhí)行指令執(zhí)行指令過(guò)程詳解145.6MOV指令執(zhí)行過(guò)程詳解-取指令②OC送出控制信號(hào)到ALU，指定ALU做傳送操作；③OC送出控制信號(hào)，打開(kāi)ALU輸出三態(tài)門，將ALU輸出送到數(shù)據(jù)總線DBUS上。注意，任何時(shí)候DBUS上只能有一個(gè)數(shù)據(jù)。

④OC送出控制信號(hào)，將DBUS上的數(shù)據(jù)打入到數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR（10）；⑤OC送出控制信號(hào)，將DR中的數(shù)據(jù)10打入到目標(biāo)寄存器R0，R0的內(nèi)容由00變?yōu)?0。至此，MOV指令執(zhí)行結(jié)束。①操作控制器（OC）送出控制信號(hào)到通用寄存器，選擇R1（10）作源寄存器，選擇R0作目標(biāo)寄存器；源目標(biāo)105.6MOV指令執(zhí)行過(guò)程詳解-取指令②OC送出控制信號(hào)到155.2.3LAD指令執(zhí)行過(guò)程詳解指令存儲(chǔ)器八進(jìn)制地址指令助記符100101102103104105106MOVRO,R1LADR1,6ADDR1,R2STOR2,(R3)JMP101ANDR1,R3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器八進(jìn)制地址八進(jìn)制數(shù)據(jù)56710…30701006677…40(120)5.2.3LAD指令執(zhí)行過(guò)程詳解指令存儲(chǔ)器八進(jìn)制地址指令助165.2.3LAD指令執(zhí)行過(guò)程詳解取指令過(guò)程與MOV指令相同下面講解執(zhí)行指令過(guò)程5.2.3LAD指令執(zhí)行過(guò)程詳解取指令過(guò)程與MOV指令相同17②PC的內(nèi)容被放到指令地址總線ABUS(I)上,對(duì)指存進(jìn)行譯碼,并啟動(dòng)讀命令；③從102號(hào)地址讀出的LAD指令通過(guò)指令總線IBUS裝入指令寄存器IR；④程序計(jì)數(shù)器內(nèi)容加1，變成103，為取下一條指令做好準(zhǔn)備；⑤指令寄存器中的操作碼（OP）被譯碼；⑥CPU識(shí)別出是LAD指令，至此，取指周期即告結(jié)束。①程序計(jì)數(shù)器PC中的值為102（八進(jìn)制）；②PC的內(nèi)容被放到指令地址總線ABUS(I)上,對(duì)指存進(jìn)行18②OC發(fā)出操作命令，將地址碼6裝入數(shù)據(jù)地址寄存器AR；③OC發(fā)出讀命令，將數(shù)存6號(hào)單元中的數(shù)100讀出到DBUS上；④OC發(fā)出命令，將DBUS上的數(shù)據(jù)100裝入緩沖寄存器DR；⑤OC發(fā)出命令，將DR中的數(shù)100裝入通用寄存器R1，原來(lái)R1中的數(shù)10被沖掉。至此，LAD指令執(zhí)行周期結(jié)束。①操作控制器OC發(fā)出控制命令打開(kāi)IR輸出三態(tài)門，將指令中的直接地址碼6放到數(shù)據(jù)總線DBUS上；

②OC發(fā)出操作命令，將地址碼6裝入數(shù)據(jù)地址寄存器AR；③195.2.3LAD指令執(zhí)行過(guò)程詳解分析：為什么LAD指令周期包含三個(gè)CPU周期？答：DBUS上分時(shí)進(jìn)行地址傳送和數(shù)據(jù)傳送,一個(gè)數(shù)據(jù)通路占用一個(gè)CPU周期。5.2.3LAD指令執(zhí)行過(guò)程詳解分析：為什么LAD指令周期205.2.4ADD指令的指令周期只講ADD指令的執(zhí)行過(guò)程5.2.4ADD指令的指令周期215.2.5ADD指令的執(zhí)行周期①操作控制器OC送出控制命令到通用寄存器，選擇R1做源寄存器，R2做目標(biāo)寄存器；②OC送出控制命令到ALU，指定ALU做R1（100）和R2（20）的加法操作；③OC送出控制命令，打開(kāi)ALU輸出三態(tài)門，運(yùn)算結(jié)果120放到DBUS上；④OC送出控制命令，將DBUS上數(shù)據(jù)打入緩沖寄存器DR；ALU產(chǎn)生的進(jìn)位信號(hào)保存狀態(tài)字寄存器在PSW中。⑤OC送出控制命令，將DR（120）裝入R2，R2中原來(lái)的內(nèi)容20被沖掉。至此ADD指令執(zhí)行周期結(jié)束。5.2.5ADD指令的執(zhí)行周期①操作控制器OC送出控制命令225.2.5STO指令的指令周期STOR2,(R3)--將R2內(nèi)容寫(xiě)到(R3)5.2.5STO指令的指令周期STOR2,(R3)235.2.5STO指令的指令周期①操作控制器OC送出操作命令到通用寄存器，選擇R3=30做數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址單元；②OC發(fā)出操作命令，打開(kāi)通用寄存器輸出三態(tài)門，將地址30放到DBUS上；③OC發(fā)出操作命令，將地址30打入AR，并進(jìn)行數(shù)存地址譯碼；④OC發(fā)出操作命令到通用寄存器，選擇R2=120，作為數(shù)存的寫(xiě)入數(shù)據(jù)；⑤OC發(fā)出操作命令，打開(kāi)通用寄存器輸出三態(tài)門，將數(shù)據(jù)120放到DBUS上。⑥OC發(fā)出操作命令，將數(shù)據(jù)120寫(xiě)入數(shù)存30號(hào)單元，它原先的數(shù)據(jù)40被沖掉。至此，STO指令執(zhí)行周期結(jié)束。5.2.5STO指令的指令周期①操作控制器OC送出操作命令245.2.6JMP指令的指令周期5.2.6JMP指令的指令周期255.2.6JMP指令的指令周期①OC發(fā)生操作控制命令，打開(kāi)指令寄存器IR的輸出三態(tài)門，將IR中的地址碼101發(fā)送到DBUS上；②OC發(fā)出操作控制命令，將DBUS上的地址碼101打入到程序計(jì)數(shù)器PC中，PC中的原先內(nèi)容106被更換。于是下一條指令不是從106號(hào)單元取出，而是轉(zhuǎn)移到101號(hào)單元取出。至此JMP指令執(zhí)行周期結(jié)束。5.2.6JMP指令的指令周期①OC發(fā)生操作控制命令，打開(kāi)265.2.7用方框圖語(yǔ)言表示的指令周期繪制指令周期流程圖目的：控制器設(shè)計(jì)回想算法流程圖用于算法設(shè)計(jì)具體實(shí)現(xiàn)方法：方框——CPU周期（機(jī)器周期）方框內(nèi)容——數(shù)據(jù)通路操作或控制操作菱形符號(hào)——判別或測(cè)試（不獨(dú)占cpu周期，依附于上個(gè)方框的CPU周期）~——公操作（處理外設(shè)，后續(xù)章節(jié)學(xué)習(xí)）5.2.7用方框圖語(yǔ)言表示的指令周期繪制指令周期流程圖目的：275.2.7用方框圖語(yǔ)言表示的指令周期上一節(jié)的程序執(zhí)行圖：學(xué)習(xí)講解需要畫(huà)方框圖：取指過(guò)程相同執(zhí)行過(guò)程各異5.2.7用方框圖語(yǔ)言表示的指令周期上一節(jié)的程序執(zhí)行圖：285.2.7方框圖表示指令周期取指執(zhí)行一個(gè)CPU周期5.2.7方框圖表示指令周期取指執(zhí)行一個(gè)CPU周期295.2.7方框圖表示指令周期P151例1：雙總線結(jié)構(gòu)機(jī)器的數(shù)據(jù)通路圖分析ADDR2，R0（R0=R0+R2）分析SUBR1，R3（R3=R3-R1）微操作控制信號(hào)微操作控制信號(hào)5.2.7方框圖表示指令周期P151例1