COMPUTER SCIENCE · INTERACTIVE DEMO

一条指令的旅程

计算机并不会"思考",它只是飞快地重复四件事:取指 → 译码 → 执行 → 写回。 下面这台虚拟 CPU 正在等你喂给它指令。

先认识四个"零件"

主存储器(RAM)

程序和数据都躺在这里。它容量大但速度慢,CPU 不能直接对内存里的数字做运算,必须先把指令和数据"取"进 CPU。

控制器(CU)

负责译码:把一串二进制翻译成"这是一条加法指令"。然后它指挥其他部件按顺序干活。

运算器(ALU)

负责执行:加减乘除、比较、逻辑与或非,全都由它算出来。

寄存器组

CPU 内部最快的存储,只有几个格子(A、B、PC、IR)。数据在这里"待命",下一秒就可能被 ALU 拿去运算。

动手试一试

拖拽 / 点击左侧指令卡片 → 送进 CPU 执行

CPU 执行一条指令的四个阶段

EXECUTION LOG

    四个阶段到底在做什么?

    1. ① 取指(Fetch):程序计数器 PC 指向哪,就从内存取出那条指令,放进指令寄存器 IR。取完 PC 自动 +1。
    2. ② 译码(Decode):控制器把指令拆成"操作码 + 操作数"。操作码决定做什么,操作数决定对谁做。
    3. ③ 执行(Execute):ALU 从寄存器取来操作数,算出结果。这一步是真正"计算"发生的地方。
    4. ④ 写回(Write Back):把结果存回寄存器或内存,这条指令才算完成,接着处理下一条。

    一颗 3GHz 的 CPU,每秒能完成大约 30 亿 次这样的循环。 你看到的每一次拖拽,现实里只需要不到十亿分之一秒。