【README】

本文總結自bilibili《計算機組成原理（哈工大劉宏偉）》的視頻講解，非常棒，墻裂推薦；

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【1】指令周期

【1.1】指令周期概述

1）指令周期：取出并執行一條指令所需的全部時間；

2）控制單元要完成指令解釋的全部過程，包括

• 1)?? ?取指令；從內存讀取指令，放入IR指令寄存器中； （取指周期）
• 2)?? ?分析指令；需要對指令的操作碼和尋址方式進行分析，如分析該指令是系統指令集中的哪個指令；（取指周期）
• 3)?? ?執行指令；（執行周期）
• 4)?? ?寫回結果；

3）小結：完成一條指令分為2個階段：

• 取指周期；
• 執行周期；

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【1.2】指令周期分類

指令周期分3種：

• 第1種：只有取指周期，沒有執行周期；
• 第2種：有取指周期，執行周期，且2個周期耗時相同；
• 第3種：只有1個取值周期，但有多個執行周期；

指令 ADD mem：是把mem內存地址的操作取出，并與ACC寄存器相加，結果存入ACC；
取指周期：取指令，分析指令（第1次訪存取指令）；
執行周期：執行指令，寫回結果；（第2次訪存取操作數）
注意：指令耗時主要在訪存；

3 具有間接尋址的指令周期 ：
取指周期：1次訪存，取指令；
間址周期：1次訪存，取操作數地址；
執行周期：1次訪存，取操作數；

4 具有中斷周期的執行周期 （4個階段）：
1)?? ?取值周期：；
2)?? ?間址周期：；
3)?? ?執行周期：；
4)?? ?中斷周期：有中斷請求的話，需要響應中斷；響應中斷過程：保存斷點，形成中斷服務程序的入口地址，硬件關中斷；

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【1.3】 cpu工作周期標志

為了對控制器進行設計，我們必須知道當前處于指令周期的哪個階段？ 以便于控制器發出相應的控制操作，把數據或指令或地址傳送到指定位置；
解決方法： 采用D觸發器對取值周期，間址周期，執行周期，中斷周期進行標識，以確認當前指令執行階段是什么？

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【2】指令周期數據流

主要對各指令周期不同階段的步驟進行詳細分析；每個指令周期的多個步驟形成數據流；

【2.1】取指周期數據流

取指周期數據流的步驟：

步驟	描述
1	PC把下一條執行指令的地址送入MAR；
2	MAR把地址送到地址總線，再由地址總線送到存儲器；
3	CU把讀控制信號送到控制總線上；再由控制總線送到存儲器；
4	存儲器執行讀操作，把相應的數據送到數據總線；通過數據總線送到MDR； （這個時候，指令已經被取出到cpu了，并保持到MDR寄存器中）
5	MDR把指令送到IR中；
6	CU把PC加1（得到下一條指令的地址）；為下一條指令的取指操作做準備；

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【2.2】間址周期數據流

間址周期數據流的步驟：

步驟	描述
1	MDR把指令中的形式地址送到MAR；
2	MAR把地址送到地址總線，再通過地址總線送給存儲器；
3	CU發出讀操作到控制總線；控制總線再送入存儲器中；
4	存儲器完成讀操作后，把數據送到數據總線；再由數據總線送到MDR； （MDR就保存了指令用到的操作數所在的內存地址，需要第二次訪存才可以取出操作數）

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【2.3】執行周期數據流和中斷周期數據流

1） 中斷周期大致做了3件事情；

保存斷點；

形成中斷服務程序的入口地址；

硬件關中斷；

2）中斷周期數據流的步驟：

步驟	描述	分類
1	CU把程序斷點保存的內存地址送到MAR；	保存斷點
2	MAR把地址傳給地址總線，再由地址總線送給存儲器；
3	CU向存儲器發出寫命令到控制信號；由控制總線送到存儲器；
4	PC把程序斷點（即下一條指令的地址）送到MDR；
5	由MDR把程序斷點送到數據總線；再由數據總線送到存儲器進行寫入；
6	CU把中斷服務程序的入口地址寫入PC； 下一跳指令就執行中斷服務程序了（因為PC保存了下一跳執行指令的地址）	形成中斷服務程序的入口地址

總結

以上是生活随笔為你收集整理的8.2-指令周期（学习笔记）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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