機器循環週期

每當我們從鍵盤鍵入一個命令、資料或用滑鼠從畫面中選取某個選項之後，電腦系統為了執行此一命令或處理資料時，會先翻成電腦內部看得懂的機械語言指令(Machine Language Instruction)。而處理每一個機械語言指令時，資料會傳送或來自記憶體或輸入/輸出單元。如此每一次的傳送或接收的動作稱為機器週期(Machine Cycle)。機器週期又可分為兩部份：指令週期(Instruction cycle，I-cycle)與執行週期（Execution cycle，E-cycle）。 　　在指令週期中，控制單元會從記憶單元取出下一待執行的指令。在執行週期(E-cycle)內所執行的工作包含：找出資料、執行指令，以及將結果存到累加器內，現在我們用圖2-3.4來表示之。 指令週期 控制單元從主記憶體中提取下一個所要執行的指令。 控制單元從指令予以解碼(decode) 控制單元將指令中用來說明要執行什麼動作的這一部份，存入指令暫存器 控制單元將指令中用來說明相關資料所儲存之位置這一部份，存入位址暫存器。 執行週期 控制單元根據位址暫存器內的資訊，從主記憶體中讀啟所需的資料，並將其存入ALU的儲存暫存器內。 控制單元根據指令暫存的資訊，命令ALU去執行所需的運算。 ALU執行所需之運算，它會將發現於儲存暫存器以及累加器內的數值予以相加。 運算結果再存回累加器內，這個動作會清除累加器原先所儲存的數值。         所有這些過程，看起來似乎是即冗長又令人厭煩，尤其是想到電腦可能要經過數千個、數百萬個，或者可能數十億個機器週期才能完成一個單一的程式時，就更不用提了。但事實上電腦完成這些機器週期的速度不但很快，而且是非常的快。就以速度最慢的電腦而言，其週期時間也是以毫秒（millisecond，千分之一秒）來衡量的。而有的電腦則以微秒（microsecond，百萬分之一秒）或皮秒（picosecond，兆分之一秒）來衡量的。 　　不同類型的電腦會以不同的名詞來評量它們的速度。在微電腦界，其速度是用百萬赫（megahertz, MHz）這個單位來衡量的。每一個MHz表示每秒鐘有一百萬個時鐘脈衝。而最早的IBM PC其速度為4.77MHz，而今天的桌上型微電腦，其速度通常都在100MHz或以上。在大型電腦界，其速度是用mips（每一個mips代表million instructions per second ，表示每秒百萬指令）來衡量的；而在超級電腦界，則是用mflops（每一個mflops 代表million floating-point operations per second，每秒百萬浮點運算）來評量速度。