计算机组成与设计
冯诺依曼
计算机执行指令的过程
简化模型
执行指令的示例
计算机执行指令的步骤
取指
译指
执行
会写
指令格式:add r0
CPU中的R0保存的00000011与存储单元中地址为6的数据00000010相加后放回到R0,PC指向下一条指令,缓存的地址是0001,他指向的内存单元中保存的是10101010
指令执行
第一步取指
1控制器将指令的地址送到存储器
2存储器按给定的地址读出指令内容,送回控制器
控制器发出控制信号将PC寄存器中的内容通过内部总线存储到MAR中,MAR将保存的地址0001送到地址总线上,与此同时,控制电路在控制总线上发出相应的控制信号代表访问存储器的操作是读数据,存储器上的MAR寄存器收到地址总线上传出的地址,保存下来控制逻辑也会收到控制总线发出的控制信号,将存储器通过地址译码器就可以查找对应地址0001存储单元的内容,并将该存储单元内容送到MDR寄存器,存储器控制逻辑通过控制总线向CPU返回当前传输准备好,MDR的内容送到数据总线上,CPU控制电路检测到来自控制逻辑的READY信号,知道当前数据总线已经准备好数据,MDR保存数据,获取指令,
mdr内容必须存到指令寄存器IR寄存器中,IR保存指令编码,取指完成,PC寄存器更新为下一条指令返回的地址0010。
译码
控制器分析指令的操作性质
控制器向有关部件发出指令所需的控制信号
IR寄存器将指令编码送到指令译码部件,根据指令编码,发现是条加法指令,相加后将6保存到R0中,控制点路产生控制信号
执行
控制器从通用寄存器或存储器取出操作数
控制器命令运算器对操作数进行指令规定的运算
回写
将运算结果写入通用寄存器或存储器
控制信号将z中结果传入R0,R0内容被新的结果覆盖
随后CPU执行下一条指令PC将地址保存到MAR中
输入输出
第一台电子计算机 ALTRIR8086
冯诺依曼结构和具体实现
在计算机刚启动时,CPU从BIOS芯片只读存储器(外部记录介质)获取指令,依次检查主板的设置。