指令周期定义为CPU从主存取出一条指令加上CPU执行这条指令的时间。时钟周期是系统主时钟信号持续一个周期的时间。
计算机之所以能自动地工作,是因为CPU能从存放程序的内存里取出一条指令并执行这条指令;紧接着又是取指令,执行指令,如此周而复始,构成了一个封闭的循环。除非遇到停机指令,否则这个循环将一直继续下去。
指令不同,所需的机器周期数也不同。对于一些简单的单字节指令,在取指令周期中,指令取出到指令寄存器后,立即译码执行,不再需要其它的机器周期。对于一些比较复杂的指令,例如转移指令、乘法指令,则需要两个或者两个以上的机器周期。
计算机执行指令的过程步骤
1、Fetch(取指),也就是从PC寄存器里找到对应的指令地址,根据指令地址从内存里把具体的指令,加载到指令寄存器中,然后把PC寄存器自增,在未来执行下一条指令。
2、Decode(译码),也就是根据指令寄存器里面的指令,解析成要进行什么样的操作,是R、I、J中的哪一种指令,具体要操作哪些寄存器、数据或者内存地址。
3、Execute(执行指令),也就是实际运行对应的R、I、J这些特定的指令,进行算术逻辑操作、数据传输或者直接的地址跳转。