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欢迎来到计算机组成原理的课堂！今天我们要学习一个非常重要的概念——指令周期。指令周期是CPU执行一条指令所需要的全部时间。就像厨师按照菜谱一步步做菜一样，CPU也需要按照固定的步骤来处理每一条指令。让我们通过可爱的CPU小人物来理解这个过程吧！
现在让我们详细了解指令周期的四个基本阶段。第一阶段是取指，CPU小人物从内存中取出指令卡片。第二阶段是译码，CPU戴上眼镜仔细分析指令的含义。第三阶段是执行，CPU挥动魔法棒完成指令要求的操作。最后是写回阶段，将执行结果保存到指定的位置。这四个阶段构成了一个完整的指令周期。
现在我们深入了解取指阶段的具体过程。首先，程序计数器PC小人物指向内存中需要执行的指令地址。然后，CPU小邮差沿着红色的地址总线，将这个地址信息送到内存大楼。内存管理员收到地址后，找到对应的指令，并通过绿色的数据总线将指令包裹返回给CPU。最后，这条指令被安全地存放在指令寄存器IR的小盒子中，等待下一步的译码处理。
接下来是译码和执行阶段。在译码阶段，译码器小侦探戴着放大镜仔细分析指令卡片，识别出这是什么类型的指令，需要哪些操作数，然后发出不同颜色的控制信号。在执行阶段，根据指令类型，不同的功能单元开始工作：ALU小工匠挥动锤子进行算术运算，内存搬运工负责数据传输，寄存器小管家管理数据存储。每个角色都有自己的专业分工。
最后是写回阶段和时序关系。在写回阶段，小快递员将执行结果送到目标寄存器或内存位置。同时，程序计数器PC向前移动一步，指向下一条要执行的指令。整个指令周期具有明显的时序特点，可以用时序波形图来表示。不同颜色的波浪线代表取指、译码、执行、写回各个阶段的时间分布，体现了指令周期的周期性和规律性特点。