【README】
本文总结自bilibili《计算机组成原理（哈工大刘宏伟）》的视频讲解，非常棒，墙裂推荐；
【1】指令周期
【1.1】指令周期概述
1）指令周期：取出并执行一条指令所需的全部时间；
2）控制单元要完成指令解释的全部过程，包括
- 1) 取指令；从内存读取指令，放入IR指令寄存器中； （取指周期）
- 2) 分析指令；需要对指令的操作码和寻址方式进行分析，如分析该指令是系统指令集中的哪个指令；（取指周期）
- 3) 执行指令；（执行周期）
- 4) 写回结果；
3）小结：完成一条指令分为2个阶段：
- 取指周期；
- 执行周期；
【1.2】指令周期分类
指令周期分3种：
- 第1种：只有取指周期，没有执行周期；
- 第2种：有取指周期，执行周期，且2个周期耗时相同；
- 第3种：只有1个取值周期，但有多个执行周期；
指令 ADD mem：是把mem内存地址的操作取出，并与ACC寄存器相加，结果存入ACC；
取指周期：取指令，分析指令（第1次访存取指令）；
执行周期：执行指令，写回结果；（第2次访存取操作数）
注意：指令耗时主要在访存；
3 具有间接寻址的指令周期 ：
取指周期：1次访存，取指令；
间址周期：1次访存，取操作数地址；
执行周期：1次访存，取操作数；
4 具有中断周期的执行周期 （4个阶段）：
1) 取值周期：；
2) 间址周期：；
3) 执行周期：；
4) 中断周期：有中断请求的话，需要响应中断；响应中断过程：保存断点，形成中断服务程序的入口地址，硬件关中断；
【1.3】 cpu工作周期标志
为了对控制器进行设计，我们必须知道当前处于指令周期的哪个阶段？ 以便于控制器发出相应的控制操作，把数据或指令或地址传送到指定位置；
解决方法： 采用D触发器对取值周期，间址周期，执行周期，中断周期进行标识，以确认当前指令执行阶段是什么？
【2】指令周期数据流
主要对各指令周期不同阶段的步骤进行详细分析；每个指令周期的多个步骤形成数据流；
【2.1】取指周期数据流
取指周期数据流的步骤：
| 步骤 | 描述 |
| 1 | PC把下一条执行指令的地址送入MAR； |
| 2 | MAR把地址送到地址总线，再由地址总线送到存储器； |
| 3 | CU把读控制信号送到控制总线上；再由控制总线送到存储器； |
| 4 | 存储器执行读操作，把相应的数据送到数据总线；通过数据总线送到MDR； （这个时候，指令已经被取出到cpu了，并保持到MDR寄存器中） |
| 5 | MDR把指令送到IR中； |
| 6 | CU把PC加1（得到下一条指令的地址）；为下一条指令的取指操作做准备； |
【2.2】间址周期数据流
间址周期数据流的步骤：
| 步骤 | 描述 |
| 1 | MDR把指令中的形式地址送到MAR； |
| 2 | MAR把地址送到地址总线，再通过地址总线送给存储器； |
| 3 | CU发出读操作到控制总线；控制总线再送入存储器中； |
| 4 | 存储器完成读操作后，把数据送到数据总线；再由数据总线送到MDR； （MDR就保存了指令用到的操作数所在的内存地址，需要第二次访存才可以取出操作数） |
【2.3】执行周期数据流和中断周期数据流
1） 中断周期大致做了3件事情；
- 保存断点；
- 形成中断服务程序的入口地址；
- 硬件关中断；
2）中断周期数据流的步骤：
| 步骤 | 描述 | 分类 |
| 1 | CU把程序断点保存的内存地址送到MAR； | 保存断点 |
| 2 | MAR把地址传给地址总线，再由地址总线送给存储器； | |
| 3 | CU向存储器发出写命令到控制信号；由控制总线送到存储器； | |
| 4 | PC把程序断点（即下一条指令的地址）送到MDR； | |
| 5 | 由MDR把程序断点送到数据总线；再由数据总线送到存储器进行写入； | |
| 6 | CU把中断服务程序的入口地址写入PC； 下一跳指令就执行中断服务程序了（因为PC保存了下一跳执行指令的地址） | 形成中断服务程序的入口地址 |
