计算机组成原理 机器周期的概念

Question

我想问机器周期的概念是什么？说它是完成一个基本操作所需要的时间，那不是有很多基本操作，所以机器周期长度可以有长有短？此外，机器周期是指令执行过程中引出来的，它是说一个指令分成很多周期，比如取指，间址，执行，中断周期，每一个周期都完成一个基本操作，把完成每个基本操作的时间叫做机器周期，那机器周期不就是这些，取指，间址，执行，中断周期的等意词吗？此外，机器周期它到底有多少时间，为什么有人说它被定义为等于一个访存周期又紧接着说一个机器周期等于取指周期这样一个荒唐的说法，取指周期包括访存但多于它不是吗？机器周期到底是等于一个取指周期，就是包括pc+1这些类似的操作所要的时间还是就是取指周期中仅仅寻址访问内存那一段所要的时间

Answer 1

上午好☀️☀️☀️️
本答案参考ChatGPT-3.5

机器周期（Machine Cycle）是一种衡量CPU执行操作次数的标准，是程序中一个指令执行完毕所需的时间。其主要分为三个阶段：取指、间址和执行。

1. 取指阶段：指针从物理内存位置读取到主存的过程，由于程序需要将数据存储在主存，因此这个阶段通常比执行其他操作的时间更长。
2. 间址阶段：指令执行过程中产生的地址，这个阶段也会消耗一定的时间。
3. 执行阶段：主要包括运算、寄存器处理等步骤，这部分计算通常会消耗大量时间。

关于你说的“机器周期它到底有多长时间”，这是因为不同的计算机有不同的核心结构和性能要求，以及算法的复杂度不同。在一个特定的计算机中，可能只有某一种情况下的机器周期才是真正的“一个”。例如，在CPU中，最常用的系统时钟频率为1.4GHz或更高，那么对于这种情况下的所有机器周期都应被视为一个。

至于“取指周期包括访存但多于它不是吗？”，取指周期并不包括访存。访存是用于获取信息（如磁盘上的数据）的过程，而不是CPU执行的操作。取指只是移动指令指针的位置。虽然两个术语经常一起使用，但实际上它们的意思大相径庭。

至于“机器周期它是等于一个寻址周期，就是包括pc+1这些类似的操作所要的时间还是就是寻址访问内存那一段所要的时间”这种说法，实际上并不能准确地表示出机器周期的长短。PC+1代表了计算机访问主存的第一个位置，而寻址是指将指令指针移动到主存中的过程。这两个概念虽然有关联，但在时间上并没有直接关系。而且，"一个寻址周期"可能会与"一个机器周期"有所混淆。一个寻址周期一般是指CPU一次访问主存的整个时间间隔，但它也可以包含多个寻址步骤。总的来说，“机器周期”应该指的是CPU中多次重复执行相同操作的总时间。

下面是基于以上讨论的一些建议：

1. 了解机器周期的基本概念。
2. 考虑具体的应用场景来选择合适的描述方法。
3. 理解处理器的工作原理和各个部分的职责。
4. 避免使用模糊或矛盾的表述，确保描述清晰且可理解。