CPU的执行流程
- 取指令(Instruction Fetch):CPU 从程序存储器(通常是内存)中获取要执行的下一条指令。这个过程包括以下步骤:
- CPU 从程序计数器(Program Counter,PC)中获取当前要执行的指令的地址。
- PC 的值被送入地址总线,用于寻址内存中的指令。
- 内存中的指令被读取到 CPU 的指令寄存器(Instruction Register,IR)中。
- 解码指令(Instruction Decode):获取指令后,CPU 解码指令以确定应该执行什么操作以及如何操作数据。这个过程包括以下步骤:
- 从 IR 中提取操作码(Opcode),这个操作码标识了指令的类型和要执行的操作。
- 根据操作码,CPU 确定指令需要哪些寄存器或内存地址的操作数。
- 执行操作(Execute):一旦指令被解码,CPU 就会执行相应的操作。这可能涉及对寄存器或内存中的数据进行算术、逻辑或其他操作。一些常见的操作包括:
- 算术运算:加法、减法、乘法、除法等。
- 逻辑运算:与、或、非、异或等。
- 数据传输:将数据从一个位置(寄存器或内存)传输到另一个位置。
- 分支和跳转:根据条件或无条件地改变程序的执行流程,例如,条件分支指令根据某个条件来选择下一条指令的地址。
- 写回结果(Write Back):在执行完指令后,CPU 将执行结果写回到寄存器或内存中,具体取决于指令的性质。这确保了之后的指令可以使用最新的数据。
- 更新程序计数器(Update Program Counter):在执行完指令后,CPU 会更新程序计数器的值,以指示下一条要执行的指令的地址。这通常涉及到增加 PC 的值,以便跳转到下一个指令的地址。
- 重复过程:CPU 会不断地重复上述步骤,取出、解码和执行下一条指令,直到程序结束或发生分支跳转。