電腦內部的工作

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下面以CPU執行三個數的加法時，其具體過程的逐步分析。

假設一個CPU有名字為A,B,C,D的寄存器。這個CPU有8位元據匯流排和16位地址匯流排。因此，這個CPU能夠訪問地址為0000-FFFFH（總共10000H個地址）的儲存空間，CPU完成的動作是將16位進位數21放入寄存器A，然後將42H和12H累加到寄存器A。假設CPU傳送一個值到寄存器A的指令的編碼是1011 0000（B0H），將一個值累加到寄存器A的指令編碼是0000 0100（04H），那麼所需要的步驟和對應編碼如下所示：

動作                                編碼         資料

將值21H放入寄存器A          B0H        21H

將值42H累加到寄存器A       04H        42H

將值12H累加到寄存器A       04H        21H

如果執行上面所列動作的程式儲存在起始地址為1400H的儲存空間中，那麼下面列出的是每個儲存空間地址中的內容：

儲存空間地址                                          地址中所存放的內容

   1400                                    （B0）將一個值傳送到寄存器A的指令編碼

   1401                                    （21）傳送的值

   1402                                    （04）累加到寄存器A的指令編碼

   1403                                    （42）被累加的值

   1404                                    （04）累加到寄存器A的指令編碼

   1405                                    （12）被累加的值

   1406                                    （F4）停機指令編碼

CPU執行上述程式所要完成的動作如下所示：

1. CPU程式計數器的取值位於0000~FFFFH之間，程式計數器初始值要設定為1400H，表示第一條要執行的指令地址，在指令計數器被載入了第一條指令的地址之後，CPU便處於就緒狀態。

2. CPU在地址匯流排上放置1400H，並將這個值傳送出去，當CPU啟用read洗腦，向儲存空間表示它需要地址位1400H處的位元組資料時，儲存空間電路就找到所需地址，這使得1400H的儲存空間內容B0被放置到資料匯流排上，然後存入CPU。

3. 求助於解碼詞典，CPU對指令B0進行解碼，當CPU在詞典中找到該指令的定義時，它必須將下一個儲存空間位元組的內容裝入CPU的寄存器A，當它取得儲存空間地址1401的值21H時，它會確保除寄存器A之外的所有寄存器的門是關閉的，因此，當值21H調入CPU中時，這個值將直接進入寄存器A。這條指令完成後，程式計數器指向下一條要執行的指令的地址，即1402H，地址1402倍發出並放在地址匯流排之上，為取得下一條指令做準備。

4. 從儲存空間的1402H處取出代碼04H，經過解碼之後，CPU知道它應該將1403的內容累加到寄存器A之中，在取得值（42H）之後，它將寄存器A的內容連同這個值一起提供給ALU，以執行加法運算。然後，它從ALU的輸出端取出加法的結果，並將此結果放入寄存器A之中，同時，程式計數器的值變為1404，即下一條指令的地址。

5. 地址1404放到地址匯流排上，指令的編碼取出之後放入CPU之中，接下去解碼並執行，這個指令編碼所完成的功能，同樣是將一個值累加到寄存器A中，程式計數器的值變為1406H。

6. 最後，1406H之處的內容被取出並執行，這個停機指令告訴CPU：停止對程式計數器的增量和取得下一條指令的操作。如果沒有HALT指令，CPU會繼續更新程式計數器並取指令。

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