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电脑cpu指令周期 | 指令包含的cpu周期数最多

电脑cpu指令周期 | 指令包含的cpu周期数最多

指令包含的cpu周期数最多

指令周期(Instruction Cycle)是执行一条指令所需要的时间,一般由若干个机器周期组成,是从取指令、分析指令到执行完所需的全部时间。

CLA是一条非访内指令,它需要两个CPU 周期,其中取指令阶段需要一个CPU周期,执行指令阶段需要一个CPU周期。


CPU的工作周期和指令周期的概念

N:非连续周期,在此周期中ARM7TDMI内核请求与一个内存地址进行数据传送,该地址与前一个周期所使用的地址无关。

S:连续周期,在此周期中ARM7TDMI内核请求与一个内存地址进行数据传送,该地址比前一个周期所使用的地址大一个字或半个字。

I:内部周期,在此周期中ARM7TDMI内核不请求内存数据传送,因为它正在执行一个内部功能,这时没有有用的预取指能够被执行。

C:协处理器传输周期,在此周期中ARM7TDMI内核使用数据总线与协处理器进行通信,但不请求内存操作。

据我了解,指令周期还可以再细分为若干个CPU时钟周期(由CPU时钟频率决定),一个N、S、I、C周期都有可能包含若干个CPU时钟周期,如当CPU执行从内存中取操作数操作,若cache miss时则需要从内存中读取数据,此时指令周期中就有可能插入若干个CPU时钟周期来等待内存(我们把它称为等待周期)。


计算机的指令周期包含若干个cpu周期

  计算机中时钟周期是(主频的倒数),一个时钟周期cpu仅完成一个最基本的动作,完成一个基本操作的时间为机器周期,一般由几个时钟周期组成;  完成一条指令为指令周期。  一般由几个机器周期组成,指令不同机器周期数也不同。  以本本1.6G为例,机器周期由两个时钟周期组成,平均三个机器周期完成一条指令(这要假设,看不到)时钟周期为1/(1.6*1024m)=0.61ns机器周期为0.61*2=1.22ns平均指令周期3*1.22ns=3.66ns平均指令执行速度为1/(3.66ns)=273.22MIPS(百万条指令每秒)这只是计算方法,条件也是假设的,晶振不知。  大致算法就这样,数学不好。  如有算错请多指


什么是指令周期什么是CPU周期

1、时钟周期也称为振荡周期, 定义为时钟脉冲的倒数 (可以这样来理解, 时钟周期就是单 片机外接晶振的倒数, 例如 12M 的晶振, 它的时间周期就是 1/12 us) , 是计算机中最基本的、 最小的时间单位。

2、机器周期。在计算机中, 为了便于管理, 常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段, 每一阶段完 成一项工作。例如,取指令、存储器读、存储器写等,这每一项工作称为一个基本操作。完 成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。

3、指令周期。指令周期是执行一条指令所需要的时间, 一般由若干个机器周期组成。

4、总线周期。通常把 CPU 通过总线对微处理器外部 (存储器或 I/O端口 ) 进行一次访问所需要时间称为一个总线 周期 。

补充说明:

1、指令周期:是指执行一条指令所占用的全部时间,一个指令周期通常含1~4个机器周期。

2、时钟周期:又称状态周期,是震荡周期的两倍,每个时钟的前半周期完成算数逻辑操作,在后半周期,内部寄存器与寄存器间的传输一般在此状态发生。


一个完整的指令周期包括哪些cpu工作周期

指令周期,就是执行一条指令所需要的时间,一般由若干个机器周期组成,是从取指令、分析指令到执行完所需的全部时间。

指令周期,读取-执行周期(fetch-and-execute cycle)是指CPU要执行指令经过的步骤。

计算机所以能自动地工作,是因为CPU能从存放程序的内存里取出一条指令并执行这条指令;紧接着又是取指令,执行指令,如此周而复始,构成了一个封闭的循环。除非遇到停机指令,否则这个循环将一直继续下去。

指令周期 :CPU从内存取出一条指令并执行这条指令的时间总和。

CPU周期 :又称机器周期,CPU访问一次内存所花的时间较长,因此用从内存读取一条指令字的最短时间来定义。

时钟周期: 通常称为节拍脉冲或T周期。一个CPU周期包含若干个时钟周期。


如何确定一个指令周期应包含几个CPU周期

一个完整的指令周期包括:取指周期、间址周期、执行周期、中断周期。

计算机中我们常常会混淆指令周期、CPU周期和时钟周期,要区分这些并不难,但要想彻底弄懂这些,就得要求我们对CPU底层有一定了解。

一.指令周期

指令周期:是指计算机从取指到指令执行完毕的时间

计算机执行指令的过程可以分为以下三个步骤:

Fetch(取指),也就是从 PC 寄存器里找到对应的指令地址,根据指令地址从内存里把具体的指令,加载到指令寄存器中,然后把 PC 寄存器自增,好在未来执行下一条指令。

Decode(译码),也就是根据指令寄存器里面的指令,解析成要进行什么样的操作,是 R、I、J 中的哪一种指令,具体要操作哪些寄存器、数据或者内存地址。

Execute(执行指令),也就是实际运行对应的 R、I、J 这些特定的指令,进行算术逻辑操作、数据传输或者直接的地址跳转。

在取指令的阶段,我们的指令是放在存储器(也就是内存)里的,实际上,通过 PC 寄存器和指令寄存器取出指令的过程,是由控制器(Control Unit)操作的。指令的解码过程,也是由控制器进行的。一旦到了执行指令阶段,无论是进行算术操作、逻辑操作的 R 型指令,还是进行数据传输、条件分支的 I 型指令,都是由算术逻辑单元(ALU)操作的,也就是由运算器处理的。不过,如果是一个简单的无条件地址跳转,那么我们可以直接在控制器里面完成,不需要用到运算器。

指令生命周期

二. CPU周期

CPU周期亦称机器周期,在计算机中,为了便于管理,常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段,每一阶段完成一项工作。

例如,取指令、存储器读、存储器写等,这每一项工作称为一个基本操作(注意:每一个基本操作都是由若干CPU最基本的动作组成)。完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期。

三. 时钟周期

时钟周期也称为振荡周期,定义为时钟频率的倒数。时钟周期是计算机中最基本的、最小的时间单位。在一个时钟周期内,CPU仅完成一个最基本的动作。

四. 周期之间的关系

指令周期(Instruction Cycle):取出并执行一条指令的时间。

CPU周期:一条指令执行过程被划分为若干阶段,每一阶段完成所需时间。

时钟周期(Clock Cycle):又称震荡周期,是处理操作的最基本单位。

对于一个指令周期来说,我们取出一条指令,然后执行它,至少需要两个 CPU 周期。取出指令至少需要一个 CPU 周期,执行至少也需要一个 CPU 周期,复杂的指令则需要更多的 CPU 周期。而一个CPU周期是若干时钟周期之和。

周期之间关系

所以,我们说一个指令周期,包含多个 CPU 周期,而一个 CPU 周期包含多个时钟周期。

本文是《深入浅出计算机组成原理》学习笔记

原文链接:https://zhuanlan.zhihu.com/p/90829922


单周期cpu的指令周期

  相互关系如下:  指令周期是取出并执行一条指令的时间,指令周期常常有若干个CPU周期(也叫机器周期),CPU周期一般由12个时钟周期组成(时钟周期通常由晶振决定)。  也就是说指令周期的通常大于cpu周期,指令周期的长短与执行的指令有关,有的指令需要花费更多的CPU周期。  1、时钟周期  时钟周期也称为振荡周期,定义为时钟脉冲的倒数(可以这样来理解,时钟周期就是单片机外接晶振的倒数,例如12M的晶振,它的时间周期就是1/12us),是计算机中最基本的、最小的时间单位。  在一个时钟周期内,CPU仅完成一个最基本的动作。对于某种单片机,若采用了1MHZ的时钟频率,则时钟周期为1us;若采用4MHZ的时钟频率,则时钟周期为250us。由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲,它控制着计算机的工作节奏(使计算机的每一步都统一到它的步调上来)  在8051单片机中把一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示),二个节拍定义为一个状态周期(用S表示)。  2、机器周期  在计算机中,为了便于管理,常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段,每一阶段完成一项工作。例如,取指令、存储器读、存储器写等,这每一项工作称为一个基本操作。完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。  8051系列单片机的一个机器周期同6个S周期(状态周期)组成。前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示),二个节拍定义为一个状态周期(用S表示),8051单片机的机器周期由6个状态周期组成,也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。  3、指令周期  指令周期是执行一条指令所需要的时间,一般由若干个机器周期组成。指令不同,所需的机器周期数也不同。对于一些简单的的单字节指令,在取指令周期中,指令取出到指令寄存器后,立即译码执行,不再需要其它的机器周期。  对于一些比较复杂的指令,例如转移指令、乘法指令,则需要两个或者两个以上的机器周期。  通常含一个机器周期的指令称为单周期指令,包含两个机器周期的指令称为双周期指令。  CC2530的每个指令周期是一个时钟,而标准的8051每个指令周期是12个时钟。


任何一条指令的指令周期至少需要多少个CPU工作周期

CPU周期概念:

在计算机中,为了便于管理,常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段,每一阶段完成一项工作。 例如,取指令、 存储器 读、存储器写等,这每一项工作称为一个 基本操作 。 完成一个 基本操作 所需要的时间称为机器周期。 通常用内存中读取一个 指令字 的最短时间来规定CPU周期。 三. 时钟周期 时钟周期也称为 振荡周期 ,定义为 时钟频率 的 倒数 。 时钟周期是计算机中最基本的、最小的 时间单位 。 在一个时钟周期内,CPU仅完成一个 最基本的动作 。 四. 周期之间的关系 指令周期 (Instruction Cycle):取出并执行一条指令的时间。


CPU的指令周期

在计算机中,为了便于管理,常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段,每一阶段完成一项工作。例如,取指令、存储器读、存储器写等,这每一项工作称为一个基本操作。完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。 指令周期常常用若干个CPU周期数来表示,CPU周期也称机器周期。 根据定义可以看出,一条指令至少需要一个机器周期,而且一般情况下一个机器周期是完成不了的,所以汇编中一条指令需要不止一个机器周期。


cpu指令周期包括

指令周期:是指计算机从取值到执行执行完毕的时间

计算机执行指令的过程可以分为以下三个步骤:

Fetch(取指),也就是从 PC 寄存器里找到对应的指令地址,根据指令地址从内存里把具体的指令,加载到指令寄存器中,然后把 PC 寄存器自增,好在未来执行下一条指令。

Decode(译码),也就是根据指令寄存器里面的指令,解析成要进行什么样的操作,是 R、I、J 中的哪一种指令,具体要操作哪些寄存器、数据或者内存地址。

Execute(执行指令),也就是实际运行对应的 R、I、J 这些特定的指令,进行算术逻辑操作、数据传输或者直接的地址跳转。

在取指令的阶段,我们的指令时放在存储器(也就是主内存)里的,通过PC寄存器和指令寄存器取出指令的过程,是由控制器(Control Unit)操作的。指令的解码过程也是由控制器进行的。一旦到了执行指令阶段,无论时进行算术操作 、逻辑操作的 R 型指令,还是进行数据传输、条件分支的 I 型指令,都是由算术逻辑单元(ALU)操作的,不过,如果是一个简单的无条件地址跳转,那么我们可以直接在控制器里面完成,不需要用到运算器。


指令周期与cpu周期

指令周期,就是执行一条指令所需要的时间,一般由若干个机器周期组成,是从取指令、分析指令到执行完所需的全部时间。

指令周期,读取-执行周期(fetch-and-execute cycle)是指CPU要执行指令经过的步骤。计算机所以能自动地工作,是因为CPU能从存放程序的内存里取出一条指令并执行这条指令;紧接着又是取指令,执行指令,如此周而复始,构成了一个封闭的循环。除非遇到停机指令,否则这个循环将一直继续下去。指令周期 :CPU从内存取出一条指令并执行这条指令的时间总和。CPU周期 :又称机器周期,CPU访问一次内存所花的时间较长,因此用从内存读取一条指令字的最短时间来定义。时钟周期: 通常称为节拍脉冲或T周期。一个CPU周期包含若干个时钟周期。


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