深刻浅出计算机组成原理学习笔记：第十七讲

1、引子

一、指令

二、计算

然而，光知道这两部分还不能算是真正揭开了CPU的秘密，只有把“指令”和“计算”这两部分功能连通起来，咱们才能构成一个真正完整的CPU。
这一讲，咱们就在前面知识的基础上，来看一个完整的CPU是怎么运转起来的。

2、指令周期

一、计算机每执行一条指令的过程

4.重复进行1～3的步骤。
这样的步骤，其实就是一个永不停歇的“ Fetch - Decode - Execute”的循环，咱们把这个循环称之为 指令周期（Instruction Cycle）。

 

二、什么是指令周期

三、不一样步骤在不一样组件以内完成

 

三个周期之间的关系

 

四、CPU周期

五、时钟周期

3、创建数据通路

一、第一类操做元件

二、第二类存储元件

三、什么是数据通路

四、控制器

听起来是否是很简单？实际上，控制器的电路特别复杂。下面我给你详细解析一下。

 

一方面，全部CPU支持的指令，都会在控制器里面，被解析成不一样的输出信号。咱们以前说过，如今的IntelCPU支持2000个以上的指令。这意味着，

控制器输出的控制信号，至少有2000种不一样的组合。

 

运算器里的ALU和各类组合逻辑电路，能够认为是一个固定功能的电路。控制器“翻译”出来的，就是不一样的控制信号。这些控制信号，告诉ALU去作不一样的计算。

能够说正是控制器的存在，让咱们能够“编程”来实现功能，能让咱们的“存储程序型计算机”名副其实。

指令译码器将输入的机器码，解析成不一样的操做码和操做数，而后传输给ALU进行计算

4、CPU所须要的硬件电路

一、ALU

二、寄存器

三、自动数数的电路

咱们看似写了各类复杂的高级程序进行各类函数调用、条件跳转。其实只是修改PC寄存器里面的地址。PC寄存器里面的地址一修改，计算机就能够加载一条指令新指令

往下运行。实际上，PC寄存器还有一个名字，就叫做程序计数器。顾名思义，就是随着时间变化，不断去数数。数的数字变大了就去执行一条新指令。

因此，咱们须要的就是一个自动数数的电路。

四、译码器

 5、总结延伸

好了，如今咱们把这四类电路，经过各类方式组合在一块儿，就能最终组成功能强大的CPU了。可是，要实现这四种电路中的中间两种，咱们还须要时钟电路的配合。

下一节，咱们一块儿来看一看，这些基础的电路功能是怎么实现的，以及怎么把这些电路组合起来变成一个CPU。