指令计数器的作用
2023-03-21 · 百度认证:IT168官方账号,优质数码领域创作者
cpu中指令计数器的本质是累加器寄存器,用来表示当前要执行的指令数。程序执行时,PC的初始值是程序第一条指令的地址。当程序按顺序执行时,控制器首先根据程序计数器指示的指令地址从存储器中取出一条指令,然后分析并执行该指令,同时在PC的值上加1,指向下一条要执行的指令。
中央处理器(CentralProcessingUnit,简称CPU)作为计算机系统的运算和控制核心,是信息处理、程序运行的最终执行单元。CPU自产生以来,在逻辑结构、运行效率以及功能外延上取得了巨大发展。CPU出现于大规模集成电路时代,处理器架构设计的迭代更新以及集成电路工艺的不断提升促使其不断发展完善。从最初专用于数学计算到广泛应用于通用计算,从4位到8位、16位、32位处理器,最后到64位处理器,从各厂商互不兼容到不同指令集架构规范的出现,CPU自诞生以来一直在飞速发展。
指令计数器的作用:用来存放当前欲执行指令的地址,它与主存的MAR之间有一条直接通路,且具有自加1的功能,即可形成下一条指令的地址。
为了保证程序(在操作系统中理解为进程)能够连续地执行下去,CPU必须具有某些手段来确定下一条指令的地址。而程序计数器正是起到这种作用,所以通常又称为指令计数器。在程序开始执行前,必须将它的起始地址,即程序的一条指令所在的内存单元地址送入PC,因此程序计数器(PC)的内容即是从内存提取的第一条指令的地址。
当执行指令时,CPU将自动修改PC的内容,即每执行一条指令PC增加一个量,这个量等于指令所含的字节数,以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。由于大多数指令都是按顺序来执行的,所以修改的过程通常只是简单的对PC加1。PC的维数一般和存储器地址寄存器MAR的维数一样。
当程序转移时,转移指令执行的最终结果就是要改变PC的值,此PC值就是转去的地址,以此实现转移。
类似的计数器
程序计数器是用于存放下一条指令所在单元的地址的地方。
当执行一条指令时,首先需要根据PC中存放的指令地址,将指令由内存取到指令寄存器中,此过程称为“取指令”。与此同时,PC中的地址或自动加1或由转移指针给出下一条指令的地址。此后经过分析指令,执行指令。完成第一条指令的执行,而后根据PC取出第二条指令的地址,如此循环,执行每一条指令。