Diagrama del proceso de ejecución por computadora
Deja que la naturaleza siga su curso~
Presta mucha atención
Explicación detallada y reimpresión del proceso de ejecución de instrucciones por computadora
2018-10 -26 22 :22:13
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Deja que la naturaleza siga su curso~
Código edad 13 años
Presta mucha atención
1. Componentes básicos de una computadora
Características de una computadora von Neumann (una máquina centrada en una unidad aritmética)
1. cinco partes: controlador (analizar y ejecutar instrucciones de la máquina, controlar el trabajo coordinado de varios componentes), unidad aritmética (realizar operaciones aritméticas y lógicas con datos de acuerdo con señales de control), memoria (almacenar resultados intermedios en la memoria interna, almacenar información que necesita guardarse durante mucho tiempo en la memoria externa), dispositivos de entrada (reciben información externa) y dispositivos de salida (transmiten información al mundo exterior).
2. Las instrucciones (programas) y los datos se almacenan en la memoria en formato binario, no hay diferencia.
3. Los programas se ejecutan automáticamente
Los ordenadores modernos se componen de tres partes (que se han transformado en memorias centradas).
1.CPU (Unidad Central de Procesamiento) Unidad Central de Procesamiento, los componentes principales son ALU (Unidad Aritmética Lógica) y CU (Unidad de Control).
2. Dispositivos de entrada y salida (controlados por la unidad de control)
3. La memoria principal (MM) se divide en RAM (memoria de acceso aleatorio) y ROM (memoria de solo lectura). .
//La CPU y MM forman un host, y los dispositivos de E/S pueden denominarse dispositivos externos.
En segundo lugar, el proceso de ejecución de una instrucción en la CPU
//Terminología técnica
Una dirección en forma de 1. Anuncio (dirección)
2. Registro de datos
3. Registro de dirección
4. Registro de instrucciones
5. p> p>
5. Decodificador de instrucciones
6. Contador de programa
Descripción del proceso:
Casi todas las CPU de las computadoras von Neumann se pueden dividir en cinco etapas. :
Aceptar guía
Decodificación de instrucciones
Ejecutar instrucciones
Número de acceso
Escribir el resultado
p>
1. Fase de búsqueda de instrucciones
La fase de búsqueda de instrucciones (IF) es el proceso de buscar una instrucción desde la memoria principal al registro de instrucciones.
El valor en el contador de programa PC se utiliza para indicar la ubicación de la instrucción actual en la memoria principal. Al recuperar una instrucción, el valor en PC aumentará automáticamente según la longitud de la palabra de la instrucción: (PC) 1 PC si es una instrucción de una sola palabra si es una instrucción de dos palabras, (PC) 2 PC, y así; en.
//PC- gt; AR- gt; memoria
//Memory- gt; radiación infrarroja (Radiación infrarroja)
2. /p>
Después de recuperar la instrucción, la computadora ingresa inmediatamente a la etapa de decodificación de instrucciones (ID).
En la etapa de decodificación de instrucciones, el decodificador de instrucciones divide e interpreta las instrucciones recuperadas de acuerdo con el formato de instrucción predeterminado e identifica diferentes categorías de instrucciones y varios métodos para obtener operandos.
En computadoras controladas por lógica combinacional, el decodificador de instrucciones genera diferentes potenciales de control para diferentes códigos de operación de instrucciones para formar diferentes secuencias de microoperaciones; en computadoras controladas por microprogramas, el decodificador de instrucciones usa el código de operación de instrucciones para encontrar el; punto de entrada del microprograma para ejecutar la instrucción e iniciar la ejecución desde este punto de entrada.
// { 1. A.D.
//Memoria-gt; IR- gt; {2.Cambios de PC
// { 3 .Unidad de control
3. Etapa de número de acceso
Según las necesidades de la instrucción se puede acceder a la memoria principal y leer los operandos, ingresando así a la memoria (MEM). escenario.
La tarea de esta etapa es obtener la dirección del operando en la memoria principal de acuerdo con el código de dirección de la instrucción y leer el operando de la memoria principal para su operación.
//Ad-gt;AR-gt;AD-gt;memoria
4. Etapa de ejecución de instrucciones
Después de las etapas de búsqueda de instrucciones y decodificación de instrucciones, Entra en la fase de ejecución (EX).
La tarea en esta etapa es completar varias operaciones especificadas en la instrucción y realizar la función de la instrucción. Para ello, se conectan diferentes partes de la CPU para realizar las operaciones requeridas.
Por ejemplo, si se requiere una operación de suma, la Unidad Aritmético Lógica ALU estará conectada a un conjunto de entradas que proporcionan los valores a sumar, y a un conjunto de salidas que contienen la operación final. resultado.
//Memory-gt;DR-gt;potato
5. Etapa de reescritura de resultados
Como última etapa, reescritura (WB) etapa "Volver a escribir" los datos del resultado de la operación durante la fase de ejecución de la instrucción en algún formulario de almacenamiento: los datos del resultado a menudo se escriben en el registro interno de la CPU para un acceso rápido mediante instrucciones posteriores; en algunos casos, los datos del resultado también se pueden escribir; a la memoria principal, esta es relativamente más lenta, pero más económica y tiene mayor capacidad. Muchas instrucciones también cambian el estado de los bits de bandera en el registro de palabras de estado del programa. Estos bits de bandera identifican los resultados de diferentes operaciones y pueden usarse para afectar las acciones del programa.
//DR- gt; memoria
6. Etapa de bucle
Después de ejecutar la instrucción, los datos del resultado se vuelven a escribir si no hay cambios inesperados. Si se producen eventos (como desbordamiento de resultados, etc.), la computadora obtendrá la dirección de la siguiente instrucción del PC contador de programas e iniciará un nuevo ciclo, y la siguiente instrucción se recuperará secuencialmente en el siguiente ciclo de instrucciones.
//Repetir 1~5
//Detener en hlt (mantener presionado)
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