CPU是怎么执行指令的？

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 *** 作码取出后进行译码，分析其指令性质。如指令要求 *** 作数，则寻找 *** 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 *** 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。

扩展资料

CPU主要功能

1、处理指令

英文Processing instructions；这是指控制程序中指令的执行顺序。程序中的各指令之间是有严格顺序的，必须严格按程序规定的顺序执行，才能保证计算机系统工作的正确性。

2、执行 *** 作

英文Perform an action；一条指令的功能往往是由计算机中的部件执行一系列的 *** 作来实现的。CPU要根据指令的功能，产生相应的 *** 作控制信号，发给相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。

3、控制时间

英文Control time；时间控制就是对各种 *** 作实施时间上的定时。在一条指令的执行过程中，在什么时间做什么 *** 作均应受到严格的控制。只有这样，计算机才能有条不紊地工作。

4、处理数据

即对数据进行算术运算和逻辑运算，或进行其他的信息处理。

其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据， 并执行指令。在微型计算机中又称微处理器，计算机的所有 *** 作都受CPU控制，CPU的性能指标直接决定了微机系统的性能指标。

CPU具有以下4个方面的基本功能：数据通信，资源共享，分布式处理，提供系统可靠性。运作原理可基本分为四个阶段：提取（Fetch）、解码（Decode）、执行（Execute）和写回（Writeback）。

参考资料来源：百度百科-中央处理器

CPU是计算机中的中央处理器，它是计算机系统中最核心的组件之一。CPU的主要作用是执行指令，控制计算机的运行，并处理计算机内存中的数据。CPU可以执行各种指令，包括从内存中读取程序、数据等信息，将数据进行运算处理，并将结果写回到内存中。

虽然CPU可以执行内存中的程序，但是在计算机系统中，程序并不只存在于内存中。程序也可以存在于硬盘、光盘等储存介质中。在程序需要执行时，计算机会将程序从储存介质中读取到内存中，然后再由CPU执行。因此，CPU不仅可以处理内存中的程序，也可以处理从硬盘、光盘等储存介质中读取的程序。

几乎所有的冯·诺伊曼型计算机的CPU，其工作都可以分为5个阶段：取指令、指令译码、执行指令、访存取数、结果写回。

1．取指令阶段

取指令（InstructionFetch，IF）阶段是将一条指令从主存中取到指令寄存器的过程。

程序计数器PC中的数值，用来指示当前指令在主存中的位置。当一条指令被取出后，PC中的数值将根据指令字长度而自动递增：若为单字长指令，则(PC)+1àPC；若为双字长指令，则(PC)+2àPC，依此类推。

2．指令译码阶段

取出指令后，计算机立即进入指令译码（InstructionDecode，ID）阶段。

在指令译码阶段，指令译码器按照预定的指令格式，对取回的指令进行拆分和解释，识别区分出不同的指令类别以及各种获取 *** 作数的方法。

在组合逻辑控制的计算机中，指令译码器对不同的指令 *** 作码产生不同的控制电位，以形成不同的微 *** 作序列；在微程序控制的计算机中，指令译码器用指令 *** 作码来找到执行该指令的微程序的入口，并从此入口开始执行。

3．执行指令阶段

在取指令和指令译码阶段之后，接着进入执行指令（Execute，EX）阶段。

此阶段的任务是完成指令所规定的各种 *** 作，具体实现指令的功能。为此，CPU的不同部分被连接起来，以执行所需的 *** 作。

4．访存取数阶段

根据指令需要，有可能要访问主存，读取 *** 作数，这样就进入了访存取数（Memory，MEM）阶段。

此阶段的任务是：根据指令地址码，得到 *** 作数在主存中的地址，并从主存中读取该 *** 作数用于运算。

5．结果写回阶段

作为最后一个阶段，结果写回（WriteBack，WB）阶段把执行指令阶段的运行结果数据“写回”到某种存储形式：

结果数据经常被写到CPU的内部寄存器中，以便被后续的指令快速地存取；

在有些情况下，结果数据也可被写入相对较慢、但较廉价且容量较大的主存。许多指令还会改变程序状态字寄存器中标志位的状态，这些标志位标识着不同的 *** 作结果，可被用来影响程序的动作。

在指令执行完毕、结果数据写回之后，若无意外事件（如结果溢出等）发生，计算机就接着从程序计数器PC中取得下一条指令地址，开始新一轮的循环，下一个指令周期将顺序取出下一条指令。

扩展资料：

指令的执行过程例子：

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：MOVA,#0E0H，其机器码为“74HE0H”，该指令的功能是把 *** 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。至此，取指阶段完成，进入译码分析和执行指令阶段。

由于本次进入指令寄存器中的内容是74H（ *** 作码），以译码器译码后单片机就会知道该指令是要将一个数送到A累加器，而该数是在这个代码的下一个存储单元。

所以，执行该指令还必须把数据（E0H）从存储器中取出送到CPU，即还要在存储器中取第二个字节。其过程与取指阶段很相似，只是此时PC已为0001H。指令译码器结合时序部件，产生74H *** 作码的微 *** 作系列，使数字E0H从0001H单元取出。

因为指令是要求把取得的数送到A累加器，所以取出的数字经内部数据总线进入A累加器，而不是进入指令寄存器。至此，一条指令的执行完毕。单片机中PC="0002H"，PC在CPU每次向存储器取指或取数时自动加1，单片机又进入下一取指阶段。

这一过程一直重复下去，直至收到暂停指令或循环等待指令暂停。CPU就是这样一条一条地执行指令，完成所有规定。

参考资料：CPU-百度百科

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