指令周期

指令周期是指CPU从内存中取出一条指令并执行所需的时间总和。它包括多个机器周期，这些周期用于取指令、分析指令以及执行指令。指令周期可分为不同类型，如非访内指令周期、取数指令周期、存数指令周期等。

基本概念

指令周期，又称为读取-执行周期（fetch-and-execute cycle），指CPU执行指令的过程。计算机通过不断从内存中取出指令并执行，形成了一个封闭的循环，直到遇到停止指令为止。指令周期包括CPU从内存中取出指令并执行的时间，而CPU周期则是指CPU访问内存一次所需要的时间。时钟周期，也称作节拍脉冲或T周期，是CPU周期的基本单位，每个CPU周期包含一定数量的时钟周期。

分类

非访内指令周期

非访内指令周期适用于不需要访问内存的操作，如CLA指令。CLA指令需要两个CPU周期，其中一个周期用于取指令，另一个周期用于执行指令。在取指令阶段，CPU从内存中获取指令并将其放入指令寄存器。在执行指令阶段，CPU对指令进行解码，并根据指令的要求执行相应的操作。

取数指令周期

取数指令周期适用于需要从内存中读取操作数的指令。在这个周期中，CPU首先将指令寄存器中的地址码部分传输到地址寄存器，然后从指定的内存位置读取操作数，并将其传递给算术逻辑运算单元(ALU)，以执行加法操作。

存数指令周期

存数指令周期适用于需要将计算结果保存到内存的指令。在这个周期中，CPU首先将指令寄存器中的地址码部分传输到地址寄存器，然后将累加寄存器中的内容传输到数据缓冲寄存器，最终将数据保存到指定的内存位置。

空操作指令周期

空操作指令周期适用于NOP指令，这是一种无需实际操作的指令。在执行NOP指令时，CPU不会发出任何控制信号。

转移指令周期

转移指令周期适用于JMP指令，这种指令可以改变程序的执行顺序。在执行JMP指令时，CPU将指令寄存器中的地址码部分传输到程序计数器，从而更改程序的执行路径。

特点

不同的指令具有不同的指令周期，简单指令可能只需要一个机器周期，而复杂指令则可能需要更多机器周期。例如，单字节和双字节指令通常是单机器周期和双机器周期，而三字节指令通常是双机器周期。乘法和除法指令则需要四个机器周期。在编程过程中，选择占用较少机器周期的指令可以显著提高程序的执行效率，特别是在处理大规模程序时。

参考资料

指令周期.博客.2024-10-27

指令周期.博客园.2024-10-27

指令周期.博客.2024-10-27