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從存儲器中取出數據的指令是什麼

發布時間:2023-09-25 04:26:04

❶ 簡述CPU執行一條指令的過程

幾乎所有的馮·諾伊曼型計算機的CPU,其工作都可以分為5個階段:取指令、指令解碼、執行指令、訪存取數、結果寫回。

1.取指令階段

取指令(InstructionFetch,IF)階段是將一條指令從主存中取到指令寄存器的過程。

程序計數器PC中的數值,用來指示當前指令在主存中的位置。當一條指令被取出後,PC中的數值將根據指令字長度而自動遞增:若為單字長指令,則(PC)+1àPC;若為雙字長指令,則(PC)+2àPC,依此類推。

2.指令解碼階段

取出指令後,計算機立即進入指令解碼(InstructionDecode,ID)階段。

在指令解碼階段,指令解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獲取操作數的方法。

在組合邏輯控制的計算機中,指令解碼器對不同的指令操作碼產生不同的控制電位,以形成不同的微操作序列;在微程序控制的計算機中,指令解碼器用指令操作碼來找到執行該指令的微程序的入口,並從此入口開始執行。

3.執行指令階段

在取指令和指令解碼階段之後,接著進入執行指令(Execute,EX)階段。

此階段的任務是完成指令所規定的各種操作,具體實現指令的功能。為此,CPU的不同部分被連接起來,以執行所需的操作。

4.訪存取數階段

根據指令需要,有可能要訪問主存,讀取操作數,這樣就進入了訪存取數(Memory,MEM)階段。

此階段的任務是:根據指令地址碼,得到操作數在主存中的地址,並從主存中讀取該操作數用於運算。

5.結果寫回階段

作為最後一個階段,結果寫回(WriteBack,WB)階段把執行指令階段的運行結果數據「寫回」到某種存儲形式:

結果數據經常被寫到CPU的內部寄存器中,以便被後續的指令快速地存取;

在有些情況下,結果數據也可被寫入相對較慢、但較廉價且容量較大的主存。許多指令還會改變程序狀態字寄存器中標志位的狀態,這些標志位標識著不同的操作結果,可被用來影響程序的動作。

在指令執行完畢、結果數據寫回之後,若無意外事件(如結果溢出等)發生,計算機就接著從程序計數器PC中取得下一條指令地址,開始新一輪的循環,下一個指令周期將順序取出下一條指令。

(1)從存儲器中取出數據的指令是什麼擴展閱讀:

指令的執行過程例子:

開機時,程序計算器PC變為0000H。然後單片機在時序電路作用下自動進入執行程序過程。執行過程實際上就是取出指令(取出存儲器中事先存放的指令階段)和執行指令(分析和執行指令)的循環過程。

例如執行指令:MOVA,#0E0H,其機器碼為「74HE0H」,該指令的功能是把操作數E0H送入累加器。

0000H單元中已存放74H,0001H單元中已存放E0H。當單片機開始運行時,首先是進入取指階段,其次序是:

1.程序計數器的內容(這時是0000H)送到地址寄存器;

2.程序計數器的內容自動加1(變為0001H);

3.地址寄存器的內容(0000H)通過內部地址匯流排送到存儲器,以存儲器中地址解碼電跟,使地址為0000H的單元被選中;

4.CPU使讀控制線有效;

5.在讀命令控制下被選中存儲器單元的內容(此時應為74H)送到內部數據匯流排上,因為是取指階段,所以該內容通過數據匯流排被送到指令寄存器。至此,取指階段完成,進入解碼分析和執行指令階段。

由於本次進入指令寄存器中的內容是74H(操作碼),以解碼器解碼後單片機就會知道該指令是要將一個數送到A累加器,而該數是在這個代碼的下一個存儲單元。

所以,執行該指令還必須把數據(E0H)從存儲器中取出送到CPU,即還要在存儲器中取第二個位元組。其過程與取指階段很相似,只是此時PC已為0001H。指令解碼器結合時序部件,產生74H操作碼的微操作系列,使數字E0H從0001H單元取出。

因為指令是要求把取得的數送到A累加器,所以取出的數字經內部數據匯流排進入A累加器,而不是進入指令寄存器。至此,一條指令的執行完畢。單片機中PC="0002H",PC在CPU每次向存儲器取指或取數時自動加1,單片機又進入下一取指階段。

這一過程一直重復下去,直至收到暫停指令或循環等待指令暫停。CPU就是這樣一條一條地執行指令,完成所有規定。

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