기계주기는 정확히 무엇입니까?

Question

"기계주기"의 정확한 정의에 대해 다소 혼란스러워합니다.

는 예를 들어, 일부 source 온라인 그것이 말 :

CPU가 각 기계 언어 교육을 위해 수행하는 네 단계 :,, 디코드를 가져 실행 및 저장.

가정으로 좋은 평판을 가지고 책 Programming the Z80는 말한다 동안 :

우리는 모든 지시는 세 단계로 실행되는 것을 볼 수있다 :,, DECODE를 FETCH 실행합니다. 이제 몇 가지 정의를 소개해야합니다. 이 단계들 각각은 여러 클럭 사이클을 필요로합니다. Z80은 "머신 사이클"이라고하는 하나 이상의 논리 사이클에서 각 위상을 실행합니다. 을 기계 : 를 기계 사이클은 페치 - 디코드 - 실행이 책은 기본적으로 말을하는 동안,주기입니다 : - 나는 이해 것과 - 첫 번째는 기본적으로 말하는

지금 여기에서 저를 혼란스럽게하는 것입니다 cycle은 각각 페치, 디코드 또는 실행 사이클에서 발생하는 하나 이상의 클럭 사이클입니다.

그래서 무엇입니까?

Answer 1

z80에는 "주기"라는 두 가지 개념이 있습니다. 구별은 중요합니다. 왜냐하면 z80은 다중 사이클 아키텍처이고 명령어 당 "단계"와 여러 단계 (여러 단계)마다 여러 클록주기를 모두 사용하기 때문입니다.

"steps"은 기계주기 (M-cycles)라고 불리며, 메모리 읽기, ALU 연산 등의 "높은 레벨"작업을 수행합니다. inc (iy+42)과 같은 복잡한 명령어는 디코딩 접두사, 주 연산 코드, 오프셋을 읽은 후이를 iy에 추가하고 증분을 수행 한 다음 결과를 다시 쓰십시오. 조건부 점프는 다양한 M- 사이클 수를 갖기 때문에 조건이 거짓이면 실제 점핑을 수행하는 M- 사이클을 생략합니다.

각 M- 사이클은 다중 (3- 사이클) 클럭 사이클 (일명 T- 사이클 또는 T- 상태,이 용어는 대부분 이전의 멀티 사이클 프로세서를 언급하지 않는 한 사망했다. 예를 들어, 메모리 읽기는 3 사이클을 소요하고, opcode 디코드는 일반적으로 4, 일부 내부 연산은 5를 취하고 16 비트 증분은 OCF를 다른 2 사이클만큼 확장하는 것처럼 보입니다.

모두 z80에만 해당됩니다.

다른 곳에서 "기계주기"라는 용어는 명령의 "일종의 완료"를 시작부터 끝까지 가리키는 데 사용되었습니다. 이는 z80 컨텍스트에서 의미하는 바가 아닙니다.

Answer 2

CPU가 각 기계어 명령어에 대해 수행하는 4 단계 : 페치, 디코드, 실행 및 저장.

이러한 단계는 일반적으로 다른 주기로 발생합니다. "실행"은 일부 하위 단계와 많은 트랜지스터가 포함 된 복잡한 프로세스이지만 대부분의 지침에서는 단일 사이클로 수행 할 수 있습니다. 이는 그 장소에있는 CPU의 부분 사이에 경계를 두는 이유 중 하나입니다.

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첫 번째는 기본적으로 말하고있다 : 기계 사이클은 페치 - 디코드 - 실행주기

아니, 그것은 그 말을하지 않습니다. 그건 완전히 잘못되었습니다. 각 명령은 다음 사이클이 시작되기 전에 여러 사이클이 걸리기 때문에 이전의 비 파이프 라인 CPU는 보통 1 사이클 당 처리량이 1 미만입니다..

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CPU 클록주기 또는 기계주기는 저전압에서 고전압까지 순환하는주기입니다. https://en.wikipedia.org/wiki/Clock_signal. CPU는이 클럭 입력을 사용하여 다양한 단계를 동기화합니다.

CPU의 최대 클럭 속도는 단일 클럭 사이클에서 발생해야하는 가장 느린 속도로 제한됩니다. 예 : 어쩌면 디코드 스테이지에 많은 수의 gate delays이있을 수 있습니다. 따라서 클럭이 더 빠르게 실행되면 클록이 하이에서 로우로 전환 할 때 그 스테이지와 다음 스테이지 사이의 래치에 결과가 래치되지 않습니다.

파이프 라인 된 CPU는 한 명령이 다음 명령을 디코딩 (또는 심지어 페치)하기 전에 실행을 마칠 때까지 기다리지 않고 동시에 여러 단계를 점유하려고합니다. https://en.wikipedia.org/wiki/Classic_RISC_pipeline