一条指令的执行过程
标准流水线测测试试题
2.请写出2种数据相关方式，并举例说明分别在什么情况下发生（采用设计程序段的方式来说明）
答：
⑴写读相关：
例如程序段R0=R1×R4; R2=R0×R3若第二条指令在第一条指令前执行则最终的结果与正确结果不同，此时发生写读相关
⑵读写相关
例如程序段R2=R0×R3; R3=R4-1若第二条指令在第一条指令前执行则最终的结果与正确结果不同，此时发生读写数据相关
A. 2.4
B. 2.46
C. 2.67
D. 2.75
答案：B
★★
16.一条4个功能段的加－乘静态流水线，四个功能段如下所示，计算 ，最少需要经过多少时间，假设运算的结果有专门的输出通路连接到输入端。并且只有当一个流水线排空后流水线才可以发生另一种运算。
（1）取指
（2）译码、取数
（3）运算
（4）写结果
A. 流水线设备
B. 上海流水线
C. 无锡流水线
D. 杭州流水线
答案B
★★
3.假设一条指令的执行过程可以分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每一段的执行时间均为 ，连续执行n条指令所需要花费的最短时间约为（假设仅有“取指令”和“分析”可重叠并假设n足够大）：
A.
B.
C.
D.
答案B
★★
4.假设一条指令的执行过程可以分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每一段的执行时间分别为 、 和 ，连续执行n条指令所需要花费的最短时间约为（假设仅有“取指令”和“执行”可重叠并假设n足够大）：
超标量处理机一般具有多于一条的流水线，一台m度的超标量处理机可同时发射m条指令，指令的发射等待时间为1个时钟，指令的并行度为m。
超流水线处理机一般具有一条k段的超流水线，一台n度的超流水处理机可以同时发射一条指令，指令的发射等待时间为1/n个时钟周期，每个时钟周期共发射n条指令。指令的并行度为n。
单片机的工作原理是什么？
单片机的工作原理是什么？一、单片机程序执行过程单片机的工作过程实质就是执行程序的过程，也就是我们常说的逐条执行指令的过程。
单片机每执行一条指令均可分为三个阶段：取出指令、分析（译码）指令、执行指令。
大多数8位单片机的取指、译码、执行这三步都是按照串行顺序依次进行的。
32位单片机的这三步也是必不可少的，但是它是采用预取指令的流水线方式操作，并采用精简指令集，每条指令都是单周期指令，所以它允许指令并行操作。
例如再取出第一条指令后，开始对这条指令译码的同时，取出第二条指令；在第一条指令执行时，第二条指令开始译码，然后取出第三条指令，第二条指令同时执行。
如此循环。
从而使CPU在同一时间对不同指令实现不同操作，这样就实现了指令的并行处理，大大加快指令的执行速度。
二、单片机执行指令的三个阶段下面分别说说单片机执行指令的三个阶段。
1、取指令阶段根据程序计数器PC的值，从程序存储器读出当前要执行的指令，并将该指令送到指令寄存器。
2、指令译码阶段取出指令寄存器中的指令操作码进行译码，解析出指令要实现那种操作。
（例如是执行数据传送还是进行数据的加减运算）3、执行指令阶段执行指令规定的操作。
（例如对于带操作数的指令，先取出操作码，再取出操作数，然后按照操作码的类型对操作数进行操作）三、单片机工作过程单片机采用“存储程序”的工作方式，即事先把程序加载到单片机的存储器中，当启动运行后，计算机便自动进行工作。
1、单片机的模型机指令表下表是单片机的模型机指令表，我们以LDA 23这条指令为例，来说明单片机的指令执行过程。
2、执行一条指令的顺序单片机执行程序是一条指令一条指令执行的，执行一条指令的过程可分为两个阶段。
在单片机中，“存储程序”第一条指令的第一个字节一定是操作码。
这样，CPU首先进入取指阶段，从存储器中取出指令，并通过CPU译码后，转入执行指令阶段，在这期间，CPU执行指令指定的操作。
取指阶段是由一系列相同的操作组成的，因此，取指阶段的时间总是相同的。
计算机的工作原理是什么
计算机的基本原理是存贮程序和程序控制预先要把指挥计算机如何进行操作的指令序列(称为程序)和原始数据通过输入设备输送到计算机内存贮器中。
每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取数，进行什么操作，然后送到什么地址去等步骤。
计算机在运行时，先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存贮器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去。
接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。
依此进行下去，直至遇到停止指令。
o 程序与数据一样存贮，按程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理。
这一原理最初是由美籍匈牙利数学家冯.诺依曼于1945年提出来的，故称为冯.诺依曼原理。
什么是计算机的工作原理1、计算机系统的组成微型计算机由硬件系统和软件系统组成。
硬件系统：指构成计算机的电子线路、电子元器件和机械装置等物理设备，它包括计算机的主机及外部设备。
软件系统：指程序及有关程序的技术文档资料。
包括计算机本身运行所需要的系统软件、各种应用程序和用户文件等。
软件是用来指挥计算机具体工作的程序和数据，是整个计算机的灵魂。
计算机硬件系统主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五部分组成。
2、计算机的工作原理(1)冯?诺依曼原理“存储程序控制”原理是1946年由美籍匈牙利数学家冯?诺依曼提出的，所以又称为“冯?诺依曼原理”。
该原理确立了现代计算机的基本组成的工作方式，直到现在，计算机的设计与制造依然沿着“冯?诺依曼”体系结构。
(2)“存储程序控制”原理的基本内容①采用二进制形式表示数据和指令。
②将程序(数据和指令序列)预先存放在主存储器中(程序存储)，使计算机在工作时能够自动高速地从存储器中取出指令，并加以执行(程序控制)。
③由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件组成计算机硬件体系结构。
(3)计算机工作过程第一步：将程序和数据通过输入设备送入存储器。
实验四一条指令的执行过程
PC被访问后其中的内容发生了什么变化为什么
PC中的指令地址自动加一因为这一指令执行完要执行下一次指令
RRAM传来的指令存放在哪里？
指令寄存器IR
IR中存放的指令二进制编码是什么？
0001 110100 110110
步骤3指令译码
0000 0034
RAM中加数二的编码与内存地址
0000000000001100 0036
步骤2取指令
CPU使用哪根总线将PC中的内存地址送至RAM
AB
RAM将CPU传来的指令地址存储在哪里？
地址储存器
RMA中存放的是什么具体的二进制编码是什么
指令编码00011101 00110110
RMA中二进制编码对应的内存地址是什么该内存地址中存放了什么数据该数据放在哪个寄存器中
AB地址储存器
RAM把第一个操作数存放在哪个寄存器上，通过哪组总线传送给CPU
数据寄存器DB
CPU把取到的第一个操作数存放在哪里？
GR
步骤5加法计算
CPU把两个加数放入哪里进行加法运算？
ALU计算器
当两个加数相加结束后，CPU把相加结果存放在哪里？
加数一所在的通用寄存器中
实验四一条指令的执行过程
实验四
学号：16姓名：田雄辉班级：07011606实验时间：实验报告表4-1 一条指令执行过程记录表
步骤1用户指定两个加数
加数1，加数2
3000 12
PC中存储的指令地址
00000000 00001011
RAM中对应指令地址中的指令编码
00011101 00110110
RAM中加数一的编码与内存地址
IR中的操作码和两个操作数的内存地址分别是什么（
指令的执行过程
DS
CU1
… … CUnΒιβλιοθήκη ISPE1… IS
PEn DS
MM1
…
MMn
I/O
……
MM主存贮模块，SM共享存储器
4．多指令流多数据流 MIMD
多机系统----多个处理器系统或多计算机系统每个处 理机可以独立执行指令和处理数据一般并行计算机大 IS SM 多采用这种结构。 IS 共享存储器为：紧耦 PE1 CU1 MM1 合 … … 分布存储器为：松耦 … 合 IS PEn CUn MMn
(2) 取指令“ADD R1，M2”并执行
① 取指令“ADD R1，M2”并形成下一条指令的地址： 操作过程同(1)中的①。 ② 执行指令“ADD R1， M2”： (i) 控制器发“IROUT”和“MARIN”信号，使IR中指令的地址段 (即M2)→MAR； (ii) 控制器发“M读”信号，使存储器M2的内容(数据)→MDR， 通过DBUS； (iii) 控制器发“MDROUT”和“YIN”信号，使MDR→Y(即ALU的A 端)； (iv) 控制器发“R1OUT”，使R1→内部总线(即ALU的B端)； (v) 控制器发“add”信号，使A+B→Z； (vi) 控制器发“ZOUT”和“R1IN”信号，使Z→R1。
② 执行指令“LOAD R1，M1”： (i) 控制器发“IROUT”和“MARIN”信号，使IR中 指令的地址段(即M1)→MAR； (ii) 控制器发“M读”信号，使存储器M1的内 容(数据)→MDR，通过DBUS； (iii) 控制器发“MDROUT”和“R1IN”信号，使 MDR→R1。
第五条指令（只有一个字节）
第六条指令
指令及程序的执行过程
计算机执行程序的过程可归纳如下： (1) 控制器把PC中的指令地址送往存储器地址寄存器 MAR，并发出读命令“M读”。存储器按给定的地址读 出指令，经由存储器数据寄存器MDR送往控制器，保 存在指令寄存器IR中。
51单片机程序执行流程详细分析
51单片机程序执行流程详细分析单片机执行程序的过程，侧重硬件过程为了加深初学者对51单片机指令的理解，现在把指令执行的过程在此详细说明，希望对你有启发！单片机执行程序的过程，实际上就是执行我们所编制程序的过程。
即逐条指令的过程。
计算机每执行一条指令都可分为三个阶段进行。
即取指令-----分析指令-----执行指令。
取指令的任务是：根据程序计数器PC中的值从程序存储器读出现行指令，送到指令寄存器。
分析指令阶段的任务是：将指令寄存器中的指令操作码取出后进行译码，分析其指令性质。
如指令要求操作数，则寻找操作数地址。
计算机执行程序的过程实际上就是逐条指令地重复上述操作过程，直至遇到停机指令可循环等待指令。
一般计算机进行工作时，首先要通过外部设备把程序和数据通过输入接口电路和数据总线送入到存储器，然后逐条取出执行。
但单片机中的程序一般事先我们都已通过写入器固化在片内或片外程序存储器中。
因而一开机即可执行指令。
下面我们将举个实例来说明指令的执行过程：开机时，程序计算器PC变为0000H。
然后单片机在时序电路作用下自动进入执行程序过程。
执行过程实际上就是取出指令（取出存储器中事先存放的指令阶段）和执行指令（分析和执行指令）的循环过程。
例如执行指令：MOV A,#0E0H，其机器码为“74H E0H”，该指令的功能是把操作数E0H送入累加器， 0000H单元中已存放74H，0001H单元中已存放E0H。
当单片机开始运行时，首先是进入取指阶段，其次序是：1. 程序计数器的内容（这时是0000H）送到地址寄存器；2. 程序计数器的内容自动加1（变为0001H）；3. 地址寄存器的内容（0000H）通过内部地址总线送到存储器，以存储器中地址译码电跟，使地址为0000H的单元被选中；4. CPU使读控制线有效；5. 在读命令控制下被选中存储器单元的内容（此时应为74H）送到内部数据总线上，因为是取指阶段，所以该内容通过数据总线被送到指令寄存器。
计算机的工作原理是什么
计算机的工作原理是什么很多人都会用电脑，那么你知道计算机的工作原理是什么吗店铺总结了一些资料，供大家参考!计算机的基本原理是存贮程序和程序控制预先要把指挥计算机如何进行操作的指令序列(称为程序)和原始数据通过输入设备输送到计算机内存贮器中。
每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取数，进行什么操作，然后送到什么地址去等步骤。
计算机在运行时，先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存贮器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去。
接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。
依此进行下去，直至遇到停止指令。
o 程序与数据一样存贮，按程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理。
这一原理最初是由美籍匈牙利数学家冯.诺依曼于1945年提出来的，故称为冯.诺依曼原理。
什么是计算机的工作原理1、计算机系统的组成微型计算机由硬件系统和软件系统组成。
硬件系统：指构成计算机的电子线路、电子元器件和机械装置等物理设备，它包括计算机的主机及外部设备。
软件系统：指程序及有关程序的技术文档资料。
包括计算机本身运行所需要的系统软件、各种应用程序和用户文件等。
软件是用来指挥计算机具体工作的程序和数据，是整个计算机的灵魂。
计算机硬件系统主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五部分组成。
2、计算机的工作原理(1)冯?诺依曼原理“存储程序控制”原理是1946年由美籍匈牙利数学家冯?诺依曼提出的，所以又称为“冯?诺依曼原理”。
该原理确立了现代计算机的基本组成的工作方式，直到现在，计算机的设计与制造依然沿着“冯?诺依曼”体系结构。
(2)“存储程序控制”原理的基本内容①采用二进制形式表示数据和指令。
②将程序(数据和指令序列)预先存放在主存储器中(程序存储)，使计算机在工作时能够自动高速地从存储器中取出指令，并加以执行(程序控制)。
[精品]指令的执行过程
![[精品]指令的执行过程](https://img.taocdn.com/s3/m/217e2354998fcc22bdd10d1f.png)
ADD R1, M2
IR
STORE M3, R1
JMP L
PC
L
ABUS DBUS
MAR MDR
内 部
R0
总
线 Rn-1
M1
a
M2
b
M3
c
Y
A
B
ALU
F
Z
图 5.8 单总线CPU的计算机的基本结构(模型机)
下面，以前面给出的、由4条指令组成的程序段为例， 结合图5.8中所示的计算机结构，简述指令及程序的执 行过程。
CPU的模型
CPU ALU
PSWR
AC
+1
PC
MAR
主 存
I/O
控制信号 CU ID IR MDR
…
计算机的工作过程
假设在某计算机的指令系统中设计有如下的几条指令：
(1) LOAD R1, M1 (2) STORE M3, R1 (3) ADD R1, M2 (4) JMP L
(1)是传送类指令，其含义是将M1中的内容装入R1。 (2)也是传送类指令，其含义是将R1的内容存入M3中。 (3)是运算类指令，其含义是将R1的内容与M2中的内容相加后存入
容(数据)→MDR，通过DBUS； (iii) 控制器发“MDROUT”和“R1IN”信号，使
MDR→R1。
(2) 取指令“ADD R1，M2”并执行
① 取指令“ADD R1，M2”并形成下一条指令的地址：
操作过程同(1)中的①。
② 执行指令“ADD R1， M2”：
(i) 控制器发“IROUT”和“MARIN”信号，使IR中指令的地址段
四条指令LOAD、ADD、STORE、JMP的操作码分别为0000、 0001、0010、0011。
广州大学松田学院计算机组成原理复习题(仅供参考)
一、单项选择题1.存储器的基本单位是字节，其长度是（）A．1bit B．8bit C．16bit D．32bit2.二进制数01101011对应的十进制数为（）A．100 B．107 C．117 D．1273.若十进制数为101，则其对应的二进制数为（）A.01100101B.01010011C.01110001D.010100104.若十进制数为-49，则其对应的补码[X]补为（）A.11100011B.11111001C.11001111D.110011105.若地址总线为A15（高位）～A0（低位），若用4KB的存储芯片组成8KB存储器，则加在各存储芯片上的地址线是（）A.A11～A0B.A10～A0C.A9～A0D.A8～A06.CPU可直接访问的存储器是（）A.硬盘B.软盘C.光盘D.高速缓存7.在CPU中，指令寄存器IR用来存放（）A.正在执行的指令B.即将执行的指令C.已执行的指令D.指令地址8.下列存储器中不是．．半导体存储器的是（）A．静态存储器B．动态存储器C．U盘D．光盘9.容量为4KB的存储器的最少地址位数为（）A．11 B．12 C．13 D．1410.下列寻址方式中出现在指令“ADD R2,(R1)”中的是（）A．隐含寻址B．存储器间接寻址C．寄存器间接寻址D．直接寻址11.下列寄存器中用于与存储器之间传送数据的是（）A．MDR B．MAR C．PC D．SP12.下列说法不正确．．．的是（）A．硬连线控制器比微程序控制器设计复杂B．硬连线控制器不便于实现复杂指令的控制C．微程序控制器比硬连线控制器速度要快D．微程序控制器将指令执行所需要的控制信号存放在存储器中13.补码加法运算是指( )A.操作数用补码表示，符号位单独处理B.操作数用补码表示，连同符号位一起相加C.操作数用补码表示，将加数变补，然后相加D.操作数用补码表示，将被加数变补，然后相加14.动态RAM存储信息依靠的是( )A.电容B.双稳态触发器C.晶体管D.磁场15.下列存储器中，属于半导体存储器的是( )A.硬盘B.动态存储器C.软盘D.光盘16.对于容量为8KB的存储器，寻址所需最小地址位数为( )A.2B.3C.12D.1317.采用微程序控制的主要目的是（）A.提高速度B.简化控制器设计与结构C.使功能很简单的控制器能降低成本D.不再需要机器语言18.一条机器指令中通常包含的信息有( )A.操作码、控制码B.操作码、立即数C.地址码、寄存器号D.操作码、地址码19.从主存中取回到CPU中的指令存放位置是( )A.指令寄存器B.状态寄存器C.程序计数器D.数据寄存器20.中断屏蔽字的作用是（）A.暂停外设对主存的访问B.暂停对某些中断的响应C.暂停对一切中断的响应D.暂停CPU对主存的访问21.指令执行所需的操作数不会．．来自( )A.指令本身B.主存C.寄存器D.控制器22.并行接口是指( )A.仅接口与外围设备之间采取并行传送B.仅接口与系统总线之间采取并行传送C.接口的两侧均采取并行传送D.接口内部只能并行传送23.在计算机中磁盘存储器一般用作( )A.主存B.高速缓存C.辅存D.只读存储器24.为了减少指令中的地址个数，采用的有效办法是( )A.寄存器寻址B.立即寻址C.变址寻址D.隐地址25.组合逻辑控制器与微程序控制器相比( )A.组合逻辑控制器的时序系统比较简单B.微程序控制器的时序系统比较简单C.两者的时序系统复杂程度相同D.微程序控制器的硬件设计比较复杂26.用2K×4的存储芯片组成4KB存储器，需要几片这样的芯片?( )A.8片B.4片C.2片D.1片27.微程序存放在( )A.堆栈存储器中B.主存储器中C.控制存储器中D.辅助存储器中28.CPU响应中断请求( )A.可在任一时钟周期结束时B.可在任一总线周期结束时C.可在一条指令结束时D.必须在一段程序结束时29.串行接口是指( )A.接口与系统总线之间为串行传送B.接口与外设之间为串行传送C.接口的两侧都为串行传送D.接口内部只能串行传送30.在下列存储器中，按随机存取方式工作的存储器是A．硬盘B．光盘C．磁带D．主存31.若地址总线为A15（高位）～A0（低位），若用2K×4位的存储芯片组成8KB存储器，则加在各存储芯片上的地址线是A．A15～A10B．A10～A0C．A9～A0D．A8～A O32.在多级中断方式下，CPU在处理中断时（）A．可响应更低级别的中断请求B．可响应更高级别的中断请求C．禁止其它的中断请求D．可响应同级别的中断请求33.静态RAM存储信息依靠的是A．电容B．双稳态触发器C．单稳态触发器D．磁场34.寄存器间接寻址是指A．从指令获得操作数B．从存储器获得操作数地址C．从指令指定的寄存器获得操作数D．从指令指定的寄存器获得操作数地址35.在控制器中，程序计数器PC用来存放A．正在执行的指令B．正在执行的指令地址C．下一条指令D．下一条指令的地址36.下列存储器中存取速度最快的存储器是( )A．主存B．辅存C．磁盘D．磁带37.在下列浮点数的表示中，属于规格化编码的是( )A．1.101l×2-3B．1.001l×23 C．0.0101×2-3D．0.001l×2338.在一个计算机系统中，下列说法正确的是( )A．主存的容量远大于Cache的容量，主存的速度比Cache快B．主存的容量远小于Cache的容量，主存的速度比Cache快C．主存的容量远大于Cache的容量，主存的速度比Cache慢D．主存的容量远小于Cache的容量，主存的速度比Cache慢39.采用直接寻址方式的操作数存放在( )A．某个寄存器中B．某个存储器单元中C．指令中D．输入／输出端口中40.比较硬连线控制器和微程序控制器，下列说法正确的是( )A．硬连线控制器结构简单规整B．硬连线控制器执行速度慢C．微程序控制器执行速度快D．微程序控制器容易实现复杂指令控制41.没有外存储器的计算机中，监控程序可以放在（）内。
汇编jnz指令
汇编jnz指令一、jnz指令概述1.1 指令功能jnz指令是汇编语言中的一条条件分支指令，用于根据特定条件跳转到程序中的不同位置。
条件分支是计算机程序中常见的控制结构，通过判断一个特定的条件的真假来决定程序的执行路径。
jnz指令根据标志寄存器（如ZF、SF等）的状态来决定是否进行跳转。
1.2 jnz指令的语法jnz指令的语法如下所示：jnz label其中，label表示跳转的目标。
1.3 jnz指令的执行过程jnz指令的执行过程如下： 1. 首先，判断标志寄存器中的ZF（零标志）的状态。
2. 如果ZF为0（表示结果非零），则跳转到label标记的位置执行。
3. 如果ZF 为1（表示结果为零），则继续按照程序的顺序执行下一条指令。
二、jnz指令的应用场景jnz指令在汇编语言中广泛应用于各种条件判断和循环结构中。
下面介绍jnz指令在不同场景中的应用。
2.1 条件判断在程序中，我们经常需要判断某些条件是否满足，然后根据条件的真假执行不同的操作。
jnz指令可以方便地进行条件判断，并实现分支执行的效果。
例如，我们要编写一个程序，判断一个数是否为负数。
可以使用如下的汇编代码：mov ax, -1 ; 将-1赋值给寄存器axtest ax, ax ; 判断ax是否为零jnz negative ; 如果结果非零，则跳转到negative标记的位置执行; 执行其他操作negative:; 数字为负数的处理; ...在这个例子中，根据结果非零（即不等于0），程序会跳转到negative标记的位置继续执行。
2.2 循环结构在编程中，经常需要进行循环处理，例如遍历数组、重复执行某个操作等。
jnz指令可以方便地实现循环结构。
考虑一个简单的例子，我们要计算1到100的累加和。
可以使用如下的汇编代码：mov bx, 1 ; 将1赋值给寄存器bx，作为起始值mov ax, 0 ; 将0赋值给寄存器ax，用于累加loop_start:add ax, bx ; 将bx的值加到ax中，实现累加inc bx ; 将bx的值加1cmp bx, 100 ; 比较bx的值和100jnz loop_start ; 如果结果非零，则跳转到loop_start标记的位置执行; 循环结束后，ax中存放了1到100的累加和在这个例子中，每次循环时，先将bx的值加到累加器ax中，然后将bx的值增加1。
虚拟实验工厂一条指令的执行过程答案
虚拟实验工厂一条指令的执行过程答案
指令分为两个部分：“操作码”“地址码”，现在假设你写好一个程序，在程序开始执行前，必须将它的起始地址，即程序的一条指令所在的内存单元地址送入PC，因此程序计数器（PC）的内容即是从内存提取的第一条指令的地址。
程序计数器（PC）：为了保证程序(在操作系统中理解为进程)能够连续地执行下去，CPU必须具有某些手段来确定下一条指令的地址。
而程序计数器正是起到这种作用，所以通常又称为指令计数器。
在程序开始执行前，必须将它的起始地址，即程序的一条指令所在的内存单元地址送入PC，因此程序计数器（PC）的内容即是从内存提取的第一条指令的地址。
这里是要把操作码放在CU以此来判断要干啥？（加减乘除之类的）判断后它就能知道后面的执行操作决定用什么工具。
简述一条指令的执行过程
简述一条指令的执行过程
1.取指令阶段：CPU从内存中读取下一条指令，将其存储在指令寄存器中。
2. 译码阶段：CPU 解析指令，将其转换为可执行的操作，并确定需要访问的寄存器或内存位置。
3. 执行阶段：CPU 执行指令，并将结果存储到寄存器或内存中。
4. 访存阶段：如果指令需要访问内存，CPU 将计算内存地址，并从内存中读取或写入数据。
5. 写回阶段：如果指令需要写回寄存器，CPU 将结果存储到指定的寄存器中。
总的来说，一条指令的执行过程就是从内存中取出指令、解析指令、执行指令、访问内存和写回结果这五个步骤的循环，直到程序结束。
- 1 -。
程序执行的过程-一文看懂计算机执行程序的过程
程序执⾏的过程-⼀⽂看懂计算机执⾏程序的过程程序就是指令的集合，为使计算机按预定要求⼯作，⾸先要编制程序。
程序是⼀个特定的指令序列，它告诉计算机要做哪些事，按什么步骤去做。
指令是⼀组⼆进制信息的代码，⽤来表⽰计算机所能完成的基本操作。
1、程序 程序是为求解某个特定问题⽽设计的指令序列。
程序中的每条指令规定机器完成⼀组基本操作。
如果把计算机完成⼀次任务的过程⽐作乐队的⼀次演奏，那么控制器就好⽐是⼀位指挥，计算机的其它功能部件就好⽐是各种乐器与演员，⽽程序就好像是乐谱。
计算机的⼯作过程就是执⾏程序的过程，或者说，控制器是根据程序的规定对计算机实施控制的。
例如，对于算式 计算机的解题步骤可作如下安排： 步骤1：取a ； 步骤2：取b ； 步骤3：判断； 若 b≥0，执⾏步骤4 若b＜0，执⾏步骤6 步骤4：执⾏a＋b； 步骤5：转步骤7； 步骤6：执⾏a－b； 步骤7：结束。
计算机的⼯作过程可归结为：取指令→分析指令→执⾏指令→再取下⼀条指令，直到程序结束的反复循环过程。
通常把其中的⼀次循环称为计算机的⼀个指令周期。
总之，我们可把程序对计算机的控制归结为每个指令周期中指令对计算机的控制。
2、指令 程序是由指令组成的。
指令是机器所能识别的⼀组编制成特定格式的代码串，它要求机器在⼀个规定的时间段（指令周期）内，完成⼀组特定的操作。
指令的基本格式可归结为操作码OP和操作数地址AD两部分，具体内容是： ⑴指出计算机应完成的⼀组操作内容，如传送（MOV）、加法（ADD）、减法（SUB）、输出、停机（HLT）、条件转移（JZ）等。
这部分称为指令的操作码部分。
⑵两个操作数的地址和存放结果的地址及寻址⽅式。
⑶为保证程序执⾏的连续性，在执⾏当前指令时，还需指出下⼀条指令的地址。
由于指令在存储器中⼀般是顺序存放的，所以只要设置⼀个指令指针（IP），每执⾏⼀条指令，IP⾃动加1，便⾃动指出下⼀条指令的地址，⽽不必在指令中专门指出下⼀条指令的地址。
程序执行的基本原理解析
程序执行的基本原理解析计算机程序是由一系列指令组成的，通过这些指令来告诉计算机进行特定的操作。
程序执行的基本原理可以分为以下几个方面：一、编译与解释在程序的执行过程中，首先需要将程序代码转化为计算机可以识别和执行的形式。
这一过程可以通过编译或解释来实现。
编译是将源代码一次性转化为机器语言的过程。
在编译过程中，编译器会对源代码进行词法分析、语法分析和语义分析等操作，生成目标代码。
然后，目标代码再进行汇编和链接，最终生成可执行文件。
解释是逐行执行源代码的过程。
解释器会读取源代码的每一行，并逐行翻译成相应的机器语言指令执行。
由于解释器在执行过程中依赖于源代码，所以解释型语言的执行速度通常较编译型语言慢。
二、内存管理程序执行过程中需要使用计算机的内存资源。
内存管理的主要任务是为程序分配内存空间，并有效地管理和利用这些内存空间。
操作系统通过内存管理单元（MMU）将程序需要的内存空间按照逻辑地址映射到物理地址。
此外，还会对内存进行分页或分段，以提高内存的利用率。
三、指令执行过程程序执行的基本单位是指令。
计算机根据指令进行相应的操作。
指令由操作码和操作数组成。
操作码表示要执行的操作，操作数表示操作的目标。
在执行过程中，计算机从内存中读取指令，解析并执行操作。
执行过程中可能需要进行算术运算、逻辑判断、内存读写等操作。
四、程序计数器程序计数器（PC）用于指示当前正在被执行的指令的地址。
每当一条指令执行完成后，PC会自动递增，指向下一条指令。
PC的值决定了程序的执行顺序。
通过控制PC，可以实现条件跳转、循环等控制结构。
五、异常处理程序执行过程中可能发生各种异常，如内存访问错误、除零错误等。
计算机需要处理这些异常以保证程序的正常执行。
操作系统会提供异常处理机制，当发生异常时，会中断当前程序的执行，转入异常处理程序。
异常处理程序会根据异常的类型采取相应的措施，如修复错误、输出错误信息等。
总结：程序执行的基本原理包括编译与解释、内存管理、指令执行过程、程序计数器和异常处理。
计算机系统指令执行基础知识
计算机系统指令执行基础知识在计算机系统中，指令的执行是计算机进行各种操作的基础。
了解计算机系统指令执行的基础知识对于理解计算机的工作原理以及编程语言的运行机制至关重要。
本文将为您介绍计算机系统指令执行的基础知识，帮助您深入了解计算机的运行过程。
一、指令的形式与编码计算机系统中的指令是以二进制形式表示的，用于告诉计算机执行特定的操作。
指令的形式与编码是指令执行的基础。
在计算机硬件中，每一条指令都被编码成一组二进制位，用于表示指令的种类、操作对象以及其他相关信息。
指令的形式包括操作码和操作数，操作码用于指示执行的操作类型，而操作数则用于指定操作所需的数据。
不同的指令可能具有不同的形式和编码方式，根据指令的类型和功能，其编码方式也会有所不同。
二、指令的执行过程指令的执行过程可以分为取指、译码、执行和访存四个阶段。
1. 取指(fetch)：计算机从内存中获取下一条要执行的指令。
取指阶段首先要获取当前指令的地址，并从内存中读取该地址处的指令内容。
2. 译码(decode)：计算机对获取到的指令进行解码，确定指令的类型和操作对象。
在译码阶段，计算机将指令中的操作码进行解析，并根据操作码的不同来执行相应的操作。
3. 执行(execute)：计算机根据译码得到的指令类型和操作对象执行相应的操作。
这个阶段是指令的实际执行过程，包括算术运算、逻辑运算、数据传输等各种操作。
4. 访存(memory access)：如果指令需要读取或写入内存的数据，计算机会在访存阶段进行数据的读取或写入。
访存操作是指令执行过程中必不可少的一环，它确保了数据的正确获取和存储。
三、指令流水线为了提高计算机系统的执行效率，现代计算机系统广泛使用指令流水线的技术。
指令流水线可以将多条指令的执行过程分为多个阶段，并且各个阶段可以并行执行，从而实现指令的高效执行。
指令流水线通常包括取指、译码、执行、访存等多个阶段，每个阶段专门负责指令执行的某个环节。
【计算机基础】三、指令与指令执行过程
【计算机基础】三、指令与指令执⾏过程⼀、计算机的指令系统1.机器指令的形式计算机中的机器指令 = 操作码 + 地址码1.1操作码操作码指定了要完成的操作假设操作码的位数为n ，则计算机最多能执⾏的操作类型为 2^n 种1.2地址码地址码中可能直接为指令的操作数或者操作数的的地址。
根据地址码中地址的个数分为三地址指令、⼆地址指令、⼀地址指令、零地址指令三地址指令op addr1 addr2 addr3执⾏的内容为 (addr1)op(addr2) -> (addr3) 将地址1的操作数对地址2的操作数执⾏ op操作结果保存的地址三⼆地址指令op addr1 addr2执⾏的内容为 (addr1)op(addr2) -> (addr1/addr2) 结果保存的地址1或地址2⼀地址指令op addr1执⾏结果报错到原地址 addr1 如⾃增操作零地址指令⽆地址码指令如空操作、停机操作等操作1.3操作的分类数据传输操作寄存器之间、寄存器与存储单元、存储单元之间的数据传输算数逻辑操作 + - * / 与或⾮移位操作控制指令操作等待指令、停机指令、空指令等2.寻址⽅式2.1指令寻址顺序寻址跳跃寻址假设程序存储在CPU的寄存器中 101-104按顺序执⾏为顺序寻址105跳回⾄102为跳跃寻址2.2数据寻址⽴即寻址地址码中直接为数据速度快数据⼤⼩受地址码位数限制直接寻址地址码中存储的为数据在主存中的地址间接寻址地址码中存储的为数据在主存中的地址的地址寻址速度慢⼆、控制器控制器是CPU的主要组成部分，主要协调、控制计算机的程序运⾏，分为以下组成结构1。
程序计数器⽤于存储下⼀条指令的地址，循环从其中拿出，指令拿出时，指向下⼀条2.时序发⽣器电⽓⼯程领域，发送时序脉冲，CPU根据脉冲进⾏有节奏的⼯作3.指令译码器翻译机器指令中操作码与地址码4.指令寄存器缓存主存或者⾼速缓存中取到的指令，使得CPU⾼速运转5.主存地址寄存器保存CPU正要访问的内存单元的地址地址总线6.主存数据寄存器保存CPU正要读写的主存数据数据总线7.通⽤寄存器⽤于暂时存放或传送数据或指令，可保存ALU的中间运算结果，容量⽐专⽤寄存器⼤三、运算器主要⽤于数据的加⼯运算1.数据缓冲器输⼊输出缓冲，暂时存放外设送的数据、要传送到外设的数据2.ALU 算术逻辑单元常见位运算、基本运算3.状态字寄存器存放运算状态(条件码、进位、溢出、结果正负)存放运算控制信息（调试跟踪标记位、允许中断位等）4.通⽤寄存器⽤于暂时存放或传送数据或指令，可保存ALU的中间运算结果,容量⽐专⽤寄存器⼤四、指令执⾏的过程1.取指令2.分析指令3.执⾏指令 CPU内通过⽚内总线进⾏数据传输，最终ALU的运算结果通过数据总线更新到内存问题：运算器、控制器串⾏效率不⾼改进为并⾏，可以显著提升效率，第⼀条指令进⾏分析是就可以执⾏取第⼆条指令建设取、分析、执⾏耗时都为 t串⾏执⾏m条 T1 = 3tm并⾏执⾏ T2 = t*(m+2)。
1-4计算机程序的执行过程
并转存至指令队列
执行
自动递增IP值，指向下一条指令
回写
饭店后厨：取任务单
运算器 存储器
控制器
指令指针 寄存器
记下 执行位置
临时 寄存器
译码（解释指令的意义）
先确定操作码
如需要从内存取操作数，则
取指
根据指令中的偏移地址计算内存地址，送到
地址总线，
译码
控制总线发出“读”信号至内存
执行
读取内存中的内容，并转存至内部寄存器
回写
饭店后厨：分析任务
控制器
运算器 存储器
西红柿 炒鸡蛋
指令指针 寄存器
临时 寄存器
执行（算术运算或逻辑运算）
在CPU运算器中执行指令
根据运算结果修改状态标志
取指
译码
执行
回写
饭店后厨：执行任务
控制器
咸了？淡了？
运算器 存储器
指令指针 寄存器
临时 寄存器
回写（保存运算结果）
将运算结果回写至内部寄存器或者内
计算机程序的执行过程I
指令执行过程
取指 Fetch
译码 Decode
执行 Execute
回写
Writeback
取指（从内存读取指令）
从IP所指向的内存地址加载下一条指令
计算CS+IP的值(内存地址)，将内存结果送 到地址总线上
取指
控制总线发出“读”信号至内存
译码
等待内存返回信息后读取数据总线的内容，
取指
存中
译码
如写入内存，则
根据偏移地址计算内存地址，送到地址总
执行
线上
回写
控制总线发出“写”信号
将运算结果送到数据总线上，等待存储器 接收完成
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PC被访问后其中的内容发生了什么变化？为什么？
PC中的指令地址自动加一因为这一指令执行完要执行下一次指令
RAM将MDR中的数据通过哪条总线传送给力CPU？
DB
CPU将RAM传来的指令存放在哪里？
指令寄存器IR
IR中Байду номын сангаас放的指令二进制编码是什么？
0001 110100 110110
步骤3指令译码
IR中的操作码和两个操作数的内存地址分别是什么？（请分别用用六位二进制数和四位十六进制表示）
000001 0001
操作数一：110100 0034
操作数二：110110 0036
译码在哪里进行？并通过哪组总线把该操作传递给RAM？
CU控制器CB
步骤4取数据
CPU通过哪组总线传送地址？RAM将这个地址存放在哪里？
RAM中加数一的编码与内存地址
00000000000001100 0036
步骤2取指令
CPU使用哪根总线将PC中的内存地址送至RAM？
AB
RAM将CPU传来的指令地址存储在哪里？
地址储存器
MAR中存放的是什么？具体的二进制编码是什么？
指令编码00011101 00110110
MAR中二进制编码对应的内存地址是什么？该内存地址中存放了什么数据？该数据放在哪个寄存器中？
实验
实验名称：
实验时间：2018年
实验报告表4-1一条指令执行过程记录表
步骤1用户指定两个加数
加数1，加数2
300012
PC中存储的指令地址
00000000 00001011
RAM中对应指令地址中的指令编码
00011101 00110110
RAM中加数一的编码与内存地址
0000101110111000 0034
AB地址储存器
RAM把第一个操作数存放在哪个寄存器上，通过哪组总线传送给CPU？
数据寄存器DB
CPU把取到的第一个操作数存放在哪里？
GR
步骤5加法计算
CPU把两个加数放入哪里进行加法运算？
ALU计算器
当两个加数相加结束后，CPU把相加结果存放在哪里？
加数一所在的通用寄存器中