指令字长、存储字长、机器字长、时钟周期、机器周期、指令周期、取址周期、存取周期的关系

指令字长、存储字长、机器字长、时钟周期、机器周期、指令周期、取址周期、存取周期的关系

考研做题途中遇到这些问题，发现自己掌握的很模糊，遂写下此篇，加深记忆。

1、机器字长、存储字长、指令字长

机器字长：CPU一次能够处理的数据的位数。通常等于寄存器的位数。例子：windows 64位/32位，这里的64位和32位指的就是该操作系统的机器字长。

存储字长：计算机存储器中一个存储单元可以存储的位数。例子：某某计算机按照字节编址，即说明该计算机的存储字长为1B=8位。

指令字长：计算机内一条指令的位数。这里通常指的定长指令。

1. 机器字长与存储字长：两者没有必然的联系

2. 机器字长与指令字长：两者没有必然的联系。它既可以等于机器字长也可以大于或者小于机器字长。通常把等于机器字长的指令称为单字长指令。把等于半个机器字长的指令称为半字长指令。把等于两倍机器字长的指令称为双字长指令。

3. 存储字长和指令字长。各位可能经常看到这样的字眼：某某计算机按字节编址，指令长度为16位/32位。通常为了方便取址规定指令字长为存储字长的整数倍。现在的计算机指令长度基本都是存储字长的整数倍。

2、时钟周期、机器周期、指令周期、取址周期、存取周期

时钟周期：某某CPU的处理频率为3GHz，那么该数字的倒数即为时钟周期。也称为CPU时钟周期。

机器周期：也称为CPU周期。由若干个时钟周期组成。因为在一个时钟周期下很难完成一个完整的基本操作，那么为了方便管理，通常将CPU完成一个基本的操作所用的时间规定为一个机器周期。==什么是一个完整的基本操作呢？==例如：CPU通过数据总线从主存中取出一个存储单元对应的信息，所用时间即为一个机器周期。因此不要将CPU处理完一个机器字长数据所用的时间当作机器周期，两个时间是没有必然关系的。

存取周期：上面在机器周期里说道CPU从主存中取数据。实际上两个存取操作（指存取一个存储单元）所需要的时间间隔即为存取周期，而在计算机中，通常使用存取周期来确定机器周期，就是说可以认为机器周期等于存取周期。

指令周期：CPU从取来一条指令到指令完成，所需要的时间称为指令周期。指令周期划分为四个阶段：取址周期、间址周期、执行周期、中断周期。

取址周期：是指令周期的第一个阶段。主要用来根据PC（PC中存放的是指令的地址）到主存中取指令。我们在一个特定的情况下具体说明：某某机按字节编址，指令字长32位。那么这个时候取址需要4个存取周期（即机器周期）。这就是为什么指令字长要等于存储字长的整数倍，这样方便计算机取址。

今天的文章指令字长、存储字长、机器字长、时钟周期、机器周期、指令周期、取址周期、存取周期的关系分享到此就结束了，感谢您的阅读。