中央处理器（指令执行）笔记

CPU结构如下图所示，其中有一个累加寄存器AC，一个状态条件寄存器和其他4个寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。

1. 标明图中a,b,c,d这四个寄存器的名称
   a为DR，b为IR，c为AR，d为PC
   因为：
   d:d框旁边有“+1”信号，可得d为程序计数器PC[绿色圈圈]
   b：因为b送入微操作信号发生器，故为b为指令寄存器IR
   c:因为d->c，可得c为地址寄存器AR[黄色箭头]
   a：因为a<->ALU、a->c，可得a为数据寄存器DR[红色箭头]
2. 简述指令从主存取出到产生控制信号的数据通路
   PC->AR->主存储器M->IR->微操作信号发生器
   从主存储器M中取出指令存入指令寄存器，后通过译码器微程序的入口地址产生第一个控制信号，接着根据下址字段找到下一条微指令。
3. 简述数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路
   写：ALU->AC->DR->主存储器M
   运算结果先存入AC，后通过DR送入主存储器M
   读：主存储器M->DR->ALU
   将主存储器M中的数据通过DR送入ALU，经过运算后先存入AC

设有主频为16MHz的微处理器，平均每条指令的执行时间为两个机器周期，每个机器周期由两个时钟脉冲组成。问：

1. 存储器为“0等待”，求出机器速度。（“0等待”表示存储器可在一个机器周期完成读/写操作，因此不需要插入等待时间）
   首先解释一下MIPS:
   非人话版：单字长定点指令平均执行速度 Million Instructions Per Second的缩写，每秒处理的百万级的机器语言指令数
   说人话版：CPU在一秒钟之类能执行多少百万条指令，其中M指的是百万，IP指的是指令，S是指的复数，英语好的盆友肯定很好理解的
   由题意我们能够知道平均每条指令的执行时间为2*2=4个时钟脉冲
   而CPU的频率为16MHz，即一秒钟能产生16百万个时钟脉冲，那么16M/4=4M，所以机器每秒执行4MIP条指令,即机器速度为4MIPS
2. 假如每两个机器周期中有一个是访存周期，需要插入1个机器周期的等待，求机器速度。
   由题意平均每条指令的执行时间为两个机器周期，而本小题中说到“每两个机器周期中有一个是访存周期，需要插入1个机器周期的等待”，因此一条指令的执行时间=两个机器周期+一个机器周期，则平均每条指令的执行时间为（2+1）*2=6个时钟脉冲。
   接下来的做法和上题相似，16M/6=2.67M，即机器每秒执行2.67MIP条指令,即机器速度为2.67MIPS