实验四 一条指令的执行过程.pdf

实验四的主题是“一条指令的执行过程”，主要探讨了计算机执行单条指令的详细步骤，涉及CPU、内存、总线和寄存器等关键组件的交互。以下是对实验内容的详细解析： 在步骤1中，用户指定两个加数，它们在RAM中的地址和编码被记录下来。PC（程序计数器）存储着当前要执行指令的地址，而RAM（随机访问存储器）则存储指令编码和加数。 步骤2中，取指指令的过程开始。CPU通过地址总线（AB）将PC中的内存地址发送到RAM，请求指令。地址被存储在地址存储器中。RAM响应后，其数据缓冲区（MDR）中的指令编码通过数据总线（DB）传回给CPU，并存储在指令寄存器（IR）中。执行完这一指令后，PC的内容会自动加一，以便指向下一个要执行的指令。 步骤3，指令译码阶段，IR中的操作码和操作数的内存地址被提取出来。操作码和操作数分别用六位二进制和四位十六进制表示，然后由控制单元（CU）进行译码，并通过控制总线（CB）将操作传递给RAM。 步骤4，取数据操作。CPU通过地址总线向RAM发送第一个操作数的内存地址，地址被存储在地址存储器中。RAM读取数据并将其通过数据总线送回CPU，数据被存储在通用寄存器（GR）中。 步骤5，执行加法计算。CPU将两个操作数放入算术逻辑单元（ALU）进行运算，ALU负责执行加法操作。当计算完成后，结果被存回原始加数所在的通用寄存器。 整个过程中，CPU通过总线与RAM之间进行通信，完成数据的获取、指令的读取和执行。控制单元（CU）协调这些操作，确保指令的正确执行。寄存器作为临时存储单元，起到了快速存取数据的关键作用。理解这个过程对于理解计算机系统的工作原理至关重要。