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cpu每執行一個什麼就完成一步基本運算

Jan 11, 2021 am 10:27 AM
cpu 基本運算 指令

cpu每執行一個“指令”,就完成一步基本運算或判斷。在CPU中,一條指令的運行包含取指、分析和執行3個步驟,因此執行一條指令,就會完成一步基本運算或判斷。

cpu每執行一個什麼就完成一步基本運算

本教學操作環境:Windows7系統、Dell G3電腦。

cpu透過執行「指令」來完成基本運算。 計算機的CPU每執行一條“指令”,就完成一步基本運算或判斷。 在CPU中,一條指令的運行包含取指、分析和執行3個步驟,因此執行一條指令,就會完成一步基本運算或判斷。

中央處理器(CPU),是電子計算機的主要設備之一,電腦中的核心配件。其功能主要是解釋電腦指令以及處理電腦軟體中的資料。 CPU是電腦中負責讀取指令,對指令譯碼並執行指令的核心元件。中央處理器主要包括兩個部分,分別是控制器、運算器,其中還包括高速緩衝記憶體及實現它們之間聯繫的資料、控制的匯流排。電子電腦三大核心零件就是CPU、內部記憶體、輸入/輸出設備。中央處理器的功效主要為處理指令、執行操作、控制時間、處理資料。

在電腦體系結構中,CPU 是將電腦的所有硬體資源(如記憶體、輸入輸出單元) 進行控制調配、執行通用運算的核心硬體單元。 CPU 是電腦的運算和控制核心。電腦系統中所有軟體層的操作,最終都會透過指令集映射為CPU的操作。

CPU的工作原理

馮諾依曼體系結構是現代電腦的基礎。在這個體系結構下,程式和資料統一存儲,指令和資料需要從相同儲存空間訪問,經由同一匯流排傳輸,無法重疊執行。根據馮諾依曼體系,CPU的工作分為以下 5 個階段:取指令階段、指令譯碼階段、執行指令階段、訪問次數和結果寫回。

取指令(IF,instruction fetch),即將一條指令從主記憶體取到指令暫存器的過程。程式計數器中的數值,用來指示目前指令在主記憶體中的位置。當 一條指令被取出後,PC中的數值將根據指令字長度自動遞增。

指令譯碼階段(ID,instruction decode),取出指令後,指令譯碼器按照預定的指令格式,對取回的指令進行拆分和解釋,識別區分出不同的指令類別以及各種取得操作數的方法。

執行指令階段(EX,execute),具體實作指令的功能。 CPU的不同部分被連接起來,以執行所需的操作。

訪問訪問數階段(MEM,memory),根據指令需要存取主記憶體、讀取運算元,CPU得到運算元在主記憶體中的位址,並從主記憶體讀取該運算元用於運算。部分指令不需要存取主存,則可以跳過該階段。

結果寫回階段(WB,write back),作為最後一個階段,結果寫回階段把執行指令階段的運行結果資料「寫回」到某種儲存形式。結果資料一般會被寫到CPU的內部暫存器中,以便被後續的指令快速地存取;許多指令也會改變程式狀態字暫存器中標誌位的狀態,這些標誌位標識著不同的操作結果,可被用來影響程式的動作。

在指令執行完畢、結果資料寫回之後,若無意外事件(如結果溢位等)發生,電腦就從程式計數器中取得下一指令位址,開始新一輪的循環,下一個指令周期將順序取出下一指令。

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