電腦中執行程式的三個步驟依序是:1、取指令階段,指令快取中取出相關指令並把指令送到指令暫存器;2、譯碼階段,把指令送到指令譯碼器中譯碼,指令譯碼器發出控制訊號,同時程式計數器加1指向下一指令;3、執行階段,把資料載入到暫存器,記錄運算狀態,有進位或溢位則記錄到狀態暫存器中,之後透過片內總線送出運算結果。
本教學操作環境:windows10系統、DELL G3電腦。
取指令、譯碼、執行
每一個步驟的詳細操作如下
取指令階段:
1、指令快取中取出相關指令
2、把指令送到指令暫存器
分析指令:
1、把指令送到指令譯碼器中譯碼
2、指令譯碼器發出控制訊號,同時程式計數器加1指向下一條指令
指向指令:
1、把資料裝載到暫存器
2、ALU處理資料
3、記錄運算狀態,有進位或溢位則記錄到狀態暫存器中
4、透過片內匯流排送出運算結果
擴充知識
CPU的管線設計
上述流程是指令執行過程的一般操作,上方示範基本上覆寫了指令執行過程的各個步驟。
在指令執行過程有一個問題,當需要取指令以及分析指令的時候主要是由控制器工作的,在執行指令的時候主要是運算器工作。也就是運算器和控制器不能同時運作,導致CPU綜合利用率不高,因此需要改善指令執行過程,來提高CPU的綜合利用率,改進方式就是管線設計。
CPU的管線設計類似工廠的組裝線,工廠的組裝線使得多個產品可以同時加工。在同一時刻,不同的產品均位於不同的加工階段。
在沒有應用管線設計時,電腦指令是串列執行的:
#使用了管線設計,電腦指令則像下圖一樣是並行執行的:
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