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中央处理器(CPU):作业进程

2014-07-23  codeforacause.net

CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令,放入指令寄存器,并对指令译码。它把指令分解成一系列的微操作,然后宣布各种操控指令,履行微操作系列,然后完结一条指令的履行。指令是计算机规则履行操作的类型和操作数的根本指令。指令是由一个字节或许多个字节组成,其间包括操作码字段、一个或多个有关操作数地址的字段以及一些表征机器状况的状况字以及特征码。有的指令中也直接包括操作数自身。

提取

第一阶段,提取,从存储器或高速缓冲存储器中检索指令(为数值或一系列数值)。由程序计数器(Program Counter)指定存储器的方位。(程序计数器保存供辨认程序方位的数值。换言之,程序计数器记录了CPU在程序里的踪影。)

解码

CPU依据存储器提取到的指令来决议其履行行为。在解码阶段,指令被拆解为有意义的片段。依据CPU的指令集架构(ISA)界说将数值解译为指令。一部分的指令数值为运算码(Opcode),其指示要进行哪些运算。其它的数值一般供应指令必要的信息,比方一个加法(Addition)运算的运算方针。

履行

在提取和解码阶段之后,紧接着进入履行阶段。该阶段中,连接到各种可以进行所需运算的CPU部件。

例如,要求一个加法运算,算术逻辑单元(ALU,Arithmetic Logic Unit)将会连接到一组输入和一组输出。输入供给了要相加的数值,而输出将含有总和的成果。ALU内含电路系统,易于输出端完结简略的一般运算和逻辑运算(比方加法和位元运算)。假如加法运算发生一个对该CPU处理而言过大的成果,在标志暂存器里或许会设置运算溢出(Arithmetic Overflow)标志。

写回

终究阶段,写回,以必定格局将履行阶段的成果简略的写回。运算成果经常被写进CPU内部的暂存器,以供随后指令快速存取。在其它事例中,运算成果或许写进速度较慢,但容量较大且较廉价的主记忆体中。某些类型的指令会操作程序计数器,而不直接发生成果。这些一般称作“跳转”(Jumps),并在程式中带来循环行为、条件性履行(透过条件跳转)和函式。许多指令会改动标志暂存器的状况位元。这些标志可用来影响程式行为,缘因为它们经常显出各种运算成果。例如,以一个“比较”指令判别两个值巨细,依据比较成果在标志暂存器上设置一个数值。这个标志可藉由随后跳转指令来决议程式意向。在履行指令并写回成果之后,程序计数器值会递加,反覆整个进程,下一个指令周期正常的提取下一个次序指令。