cpu-registers - 程序计数器和指令寄存器

Question

程序计数器保存着接下来要执行的指令的地址，而指令寄存器保存着实际要执行的指令。难道其中之一还不够吗？

这些寄存器中每一个的长度是多少？

谢谢。

Answer 1

你永远都需要两者。程序计数器(PC)保存下一条要执行的指令的地址，而指令寄存器(IR)保存编码指令。在获取指令时，程序计数器增加一个“地址值”(到下一条指令的位置)。然后指令被解码并适当执行。

之所以需要两者，是因为如果您只有一个程序计数器并将其用于这两个目的，您将得到以下麻烦的系统:

[程序开始执行]

1. PC包含0x00000000(假设这是内存中程序的起始地址)
2. 从内存中取出编码指令并放入 PC。
3. 指令被解码并执行。
4. 现在是时候转到下一条指令了，所以我们回到 PC 看看下一条指令的地址是什么。但是，我们遇到了一个问题，因为 PC 之前的地址已被删除，所以我们不知道下一条指令在哪里。

因此，我们需要另一个寄存器来保存从内存中获取的实际指令。一旦我们获取了该内存，我们就会增加 PC，以便我们知道在哪里获取下一条指令。

附注寄存器的宽度根据架构的字大小而变化。例如，对于 32 位处理器，字大小为 32 位。因此，CPU 上的寄存器将为 32 位。指令寄存器的尺寸没有不同。区别在于行为和解释。指令以各种形式编码，但它们仍然占用 32 位寄存器。例如，Altera 的 Nios II 处理器包含 3 种不同的指令类型，每种指令类型的编码不同。请参阅 ftp://ftp.altera.com/up/pub/Tutorials/DE2/Computer_Organization/tut_nios2_introduction.pdf 的第 6 页

您也可以从上面的链接了解有关 Nios II 处理器结构的更多信息。它是一个简单的IP CPU。当然，英特尔有自己的规范/设计，并且会有所不同。