理解执行周期：计算机组成原理中的非访存指令与控制

在《计算机组成原理》一书中，章节标题为"执行周期"的部分深入探讨了计算机的指令执行过程，特别是针对非访存指令的处理。这部分内容主要包括以下几个关键知识点： 1. **非访存指令示例**： - CLA (清A)：这是一个简单的指令，用于清除累加器中的当前值。 - COM (取反)：将累加器中的数值取反，即0变为1，1变为0。 - CSL (循环左移)：通过循环操作，将数据左移指定的位数。 - SHR (算术右移)：对数据进行算术右移，通常涉及丢弃高位或用符号位填充低位。 - STP (停机指令)：用于结束当前执行周期并停止计算机工作。 2. **指令执行流程**： - 指令周期包括几个步骤，如指令获取、指令译码、操作数寻址、执行操作和结果写回。非访存指令可能不涉及存储器访问，因此它们的执行速度相对较快。 3. **计算机执行周期的定义**： 执行周期是计算机系统中完成一个完整指令所需的时间，包括了指令从存取周期到结果写回的全部时间。这个概念对于理解计算机性能和优化至关重要。 4. **指令系统与CPU结构**： 计算机组成原理课程还包括了指令系统的研究，以及CPU（中央处理器）的结构和功能，如指令集架构、指令解码器、ALU（算术逻辑单元）等组成部分。 5. **控制单元的作用**： 控制单元负责指令的执行控制，它协调CPU各部分之间的操作，并根据指令的特性决定如何操作数据。 6. **课程教学内容与考核**： 课程强调理论学习与实践操作的结合，通过实验环节考核学生的理解和应用能力，例如汇编实验、FPGA技术和并行程序设计。 7. **教材推荐**： 教材《计算机组成原理》由唐朔飞编写，是学习这门课程的重要参考书，覆盖了计算机系统的基本概念、硬件结构、指令系统等多个方面。 8. **课程结构**： 课程分为多个章节，从计算机系统概论开始，逐步深入到硬件结构的各个层次，如系统总线、存储器、输入输出系统、CPU设计等，最后讨论计算机的发展趋势和应用。 这一章节在计算机组成原理的框架下，聚焦于指令执行周期的细节，展示了计算机硬件操作的内在机制，对于理解计算机工作原理和设计原则具有重要意义。