计算机组成原理 机器周期

Question

机器周期，是完成一个基本操作所需要的时间我们叫一个机器周期，这个基本操作是什么样的一个高度呢？对不同的计算机有不同的划分，有的机器认为完成一条指令这样高度，这样级别的就是基本操作，那机器周期的时间长度=指令取指周期+间址周期+执行周期+中断周期。比如单片机，那一个指令的完成就需要一个机器周期，但是对于另一部分计算机来说，它对于基本操作的划分与前面的机器有所不同，它认为指令这个还是太大了，它认为指令是多个基本操作的叠加，取指周期，间址周期，执行周期，中断周期这四个周期每一个周期里面所完成的所有操作才能算是一个基本操作。这样这个机器周期的时间应该就是每一个周期所要的时间，但是为什么不这样设置呢？为什么要设一次访存时间是一个机器周期呢？如果设置一个访存周期为机器周期，那指令的执行，取指周期（PC->MAR，MAR->M，M->MDR，MDR->IR，IR->CU，CU-＞PC+1），要的就不止是一个机器周期了，前4个操作要一个机器周期，后面3个操作要开始新的机器周期，那这个新的机器周期还有一部分又到间址周期了，是这样吗？还是有点没有领悟到。能不能教我一下。另外我的想法这样是对的吗？还有什么想法需要改变的吗？能不能回答我的问题？求你们了，回答一下我的问题行不？求你了真的能不能回答一下我真正提的问题

Answer 1

以下回复参考：皆我百晓生、券券喵儿等免费微信小程序作答:

机器周期在计算机科学中指的是完成一个基本操作所需的时间。这些基本操作可以分为以下几个阶段：

1. 取指：从内存中读取指令。
2. 间址：将指令中的地址信息解析出来，并根据地址指向相应的数据存储器进行访问。
3. 执行：处理指令中的操作码，通常包括算术运算、逻辑判断等。
4. 中断处理：当系统发生异常事件时，如外部设备请求或其他中断源触发，CPU会暂停当前程序并切换到中断服务程序。

在不同类型的计算机中，这些基本操作可能被归类为不同的任务，例如在单片机中，指令可能会被视为一系列的基本操作；而在微处理器中，指令可能包含更复杂的计算步骤。机器周期的概念依赖于具体的设计和架构，因此对于特定类型计算机而言，机器周期的具体长度可能并不相同。

关于您的第二个问题，机器周期定义为所有操作的总和。例如，在单片机中，指令可能需要几个机器周期才能完成，但在某些情况下，指令本身就是一个完整的机器周期。这个问题的核心在于理解机器周期是如何定义的，以及如何将其应用于实际设计中。

您提出的两个观点都有其合理性。首先，机器周期应该是所有相关操作所需时间的总和。其次，指令本身的复杂性可能导致一些操作在整个机器周期内不需要执行。然而，最终确定机器周期长度的最佳方法是通过实验和测试，结合对硬件特性的了解来进行。此外，现代计算机往往采用异步执行模式，这意味着在一个机器周期内，除了执行指令之外，其他操作也可能同时进行，进一步增加了机器周期的长度。

为了更好地理解和解决上述问题，您可以考虑以下建议：

1. 分析不同计算机系统的结构，找出它们之间差异的原因。
2. 设计实验以测量不同类型计算机的实际执行速度。
3. 使用仿真工具来模拟不同情况下的执行流程，以便深入了解机器周期的特性。

如果您需要更详细的代码示例或者图表来辅助理解，请随时告诉我。