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【计算机组成原理】时钟周期 机器周期 指令周期 总线周期 存储周期。

时间:2024-03-12 23:10:54

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【计算机组成原理】时钟周期 机器周期 指令周期 总线周期 存储周期。

时钟周期:计算机中最小的时间单位,等于CPU主频的倒数。一个时钟周期内,cpu仅完成一个最基本的动作。

机器周期(CPU周期):计算机中为了方便管理,常把一条指令 的执行过程划分为若干个阶段(如取指、间址、执行、中断等)

每一阶段完成一个基本操作。注意:每一个基本操作都是由若干CPU最基本的动作组成。这个基本操作所需要的时间称为机器周期,则机器周期由若干个时钟周期组成。

指令周期:从取指开始到执行完成该指令所需要的全部时间。指令周期包含若干机器周期。

于是,指令周期>机器周期>时钟周期

总线周期:存储器和I/O端口是挂接在总线上的,CPU对存储器和I/O接口的访问通过总线实现。把CPU通过总线对微处理器外部(存储器或I/O接口)进行一次访问所需时间称为一个总线周期。

总线周期一般包含4个总线时钟周期:

(1)T1状态 ——输出存储器地址或I/O地址。

(2)T2状态 ——输出控制信号。

(3)T3和Tw状态 ——总线操作持续,并检测READY以决定是否 延长时序。

(4)T4状态 ——完成数据传送。

存储周期:存储周期包含存取时间和恢复时间。指两次独立访问存储器操作之间的最小间隔。

存取时间指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。

恢复时间指读写操作之后,用来恢复内部状态的时间。

CPU访存的过程:cpu通过总线把数据地址送给存储器,存储器得到地址后启动存储器即准备数据,cpu输出控制信号或其他操作,等到数据准备完毕【此过程完成数据准备即一个存储周期】,再由总线送回cpu。一个存储周期是对存储器的两个存取操作的时间间隔,在这个时间间隔里面可以包含多个总线传输周期,因为一次存取操作不一定读取一个数据总线宽度的数据,所以一个存取周期可以包含多个总线传输周期,

于是,通常存储周期>总线周期,cpu不能连续存取数据,必须等待。

为提高传输效率,由此也引出了两个概念:

总线突发传输方式:即总线可以在一个总线周期内传输一个地址和一批地址连续的数据,代替常规传输的一个地址一个数据。

多体并行存储器:存储器采用多个存储模块组成,以流水线方式准备数据,从而提高存储带宽,缩短准备数据时间。

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