Тактовый цикл процессора и интерпретация инструкций

Question

Я новичок в компьютерной архитектуре, но я знаю основные темы, так как у меня было это как курс раньше. Мой вопрос на самом деле немного глубок и связан с тактовым циклом процессора и тем, как процессор интерпретирует инструкции при выполнении:

Обычно процессор выполняет инструкции в каждом тактовом цикле. Если один цикл выглядит так:

 ----     
|    | 
|    | 
      ----

Я хочу знать, как этот одиночный цикл переносит биты инструкций. Другими словами, интерпретирует ли ЦП этот цикл на основе повышения и понижения, так что повышение уровня представляет 1, а падающее - 0?

Например, если машинный код инструкции равен 1001 (я знаю, что в действительности это будет 64 или 32 бита в зависимости от архитектуры процессора), поэтому у нас будет один такой:

 ----                   ------
|    |                 |
|    |                 |
      ----- ----- -----

Наконец, я прошу прощения, если мое понимание немного странно, но я действительно хочу визуализировать общую картину "пути исполнения" внутри процессора.

Answer 1

Я хочу знать, как этот одиночный цикл переносит биты инструкций.

Формулировка этого вопроса немного сложна для понимания. Вы хотите спросить «как процессор получает инструкции (1001) с одной тактовой линией»?

Это не так. Тактовый сигнал всегда выглядит так (4 такта):

+--+  +--+  +--+  +--+
|  |  |  |  |  |  |  |
+  +--+  +--+  +--+  +--+

Это метроном. Он не несет никакой информации, кроме времени. Все части процессора работают с одинаковой скоростью. Есть много соединений, несущих сигналы внутри процессора. Для изменения сигналов требуется время (0 -> 1 или 1 -> 0). Некоторые меняются быстрее, некоторые медленнее. Изменения происходят между нарастающими краями (или падающими краями в зависимости от конструкции схемы). Процессор выполнит "следующий шаг" вычисления на каждом переднем фронте (или падении). Например, получить, декодировать, выполнить, может занять 3 цикла. Потому что нарастающие (или падающие) фронты - это когда сигналы должны были стабилизироваться.

Процессор извлекает инструкции по другим линиям, например по шинам. Как правило, адрес следующей инструкции размещается на адресной шине, затем инструкция помещается на шину данных, процессор считывает ее с шины данных, декодирует и выполняет ее. Линия синхронизации предназначена только для передачи информации о времени, а не информации о данных.

2-я диаграмма, которую вы нарисовали, выглядит как 1001 , если бы вы передавали ее последовательно, но это другая тема.

Answer 2

часы просто запускают операцию на переднем или заднем фронте или на обоих. То есть, передний фронт может устанавливать адрес на шине, а задний фронт заставляет память помещать данные с этого адреса на шину. Чтобы получить лучший ответ, вам нужно будет получить спецификацию для конкретного устройства и точно определить, что именно делают края. Это все о выборе данных (через адрес) и перемещении данных с одного адреса на другой. Это происходит внутри устройства, такого как процессор или графический процессор, или вне устройства, передавая данные с одного устройства на другое. Любые данные, передаваемые через границу часов, называются синхронными. Любые данные, передаваемые без часов, как через USB, называются асинхронными. Асинхронные данные имеют служебные биты в потоке данных, чтобы указать начало и конец байта данных, поэтому 9600 бит / с (бит) не = 9600 бит / с (байт)

Answer 3

цикл просто регулирует частоту выполнения цикла выборки / выборки

то, на что вы должны обратить внимание - это процесс, в котором у вас есть инструкция в счетчике программы ... которая копируется в регистр адреса памяти, который переходит на адресную шину, а инструкция возвращается и переходит в регистр данных памяти, он же буфер памяти регистр, и если ему требуются данные в ячейке памяти, то этот адрес памяти поступает в регистр адресов памяти и на адресную шину, а данные возвращаются в регистр данных памяти. И Инструкция выполнена .. АЛУ может войти в игру. Это детали из того, что я могу вспомнить. Если что-то похоже на "путешествие", тогда это так, это процесс. Цикл просто регулирует частоту процесса. Частота цикла выполнения выборки.

Вам необходимо иметь представление о процессоре и оперативной памяти, а также между ними шиной памяти и шиной данных. Контрольный автобус. Вот как я узнал об этом 15 лет назад, без сомнения, из книг, которые были написаны на основе архитектур старше этих книг. Но это те основы, которым, я уверен, все еще учат, потому что новые вещи, как правило, слишком сложны для людей, а не то, с чем учителя, как правило, знакомы.