计算机基础：14、计算机指令执行过程

指令执行过程

指令执行过程主要细分为三个步骤：

取指令分析指令执行指令

每一个步骤的详细操作如下

取指令阶段：1、指令缓存中取出相关指令2、把指令送到指令寄存器分析指令:1、把指令送到指令译码器中译码2、指令译码器发出控制信号，同时程序计数器加1指向下一条指令指向指令：1、把数据装载到寄存器2、ALU处理数据3、记录运算状态，有进位或者溢出则记录到状态寄存器中4、通过片内总线送出运算结果

CPU的流水线设计

上述流程是指令执行过程的一般操作，上方演示基本覆盖了指令执行过程的各个步骤。

在指令执行过程有一个问题，当需要取指令以及分析指令的时候主要是由控制器工作的，在执行指令的时候主要是运算器工作。也就是运算器和控制器不能同时工作，导致CPU综合利用率不高，因此需要改进指令执行过程，来提高CPU的综合利用率，改进方式就是流水线设计。

CPU的流水线设计类似工厂的装配线，工厂的装配线使得多个产品可以同时被加工。在同一时刻，不同的产品均位于不同的加工阶段。

在没有应用流水线设计时，计算机指令是串行执行的：

使用了流水线设计，计算机指令则像下图一样是并行执行的：

串行执行指令和流水线执行指令时间的对比：

@此处并不是完全了解了下方公式。