Bei der Betrachtung der von einem Computer durchgeführten Verarbeitung passieren mehrere wichtige Dinge:
1. Fetch: Der Computer ruft Anweisungen aus dem Speicher ab. Der Ort der nächsten Anweisung wird normalerweise in einem Programmschalter (PC) gespeichert.
2. Decodieren: Die abgerufene Anweisung wird interpretiert. Die Steuereinheit der CPU entschlüsselt den Opcode der Anweisung (der Operation der Operation (die Operanden) (die Daten, auf die der Betrieb wirkt). Dies beinhaltet die Identifizierung der Art des Betriebs (arithmetischer, logischer, Speicherzugriff usw.) und das Lokalisieren der beteiligten Daten.
3. Ausführen: Die arithmetische Logikeinheit der CPU (ALU) führt die Anweisung aus. Dies kann die Durchführung von Berechnungen, logischen Vergleiche, Datenbewegungen oder anderen Operationen beinhalten.
4. Speicher: Das Ergebnis der Ausführung wird in den Speicher oder ein Register zurückgeschrieben. Dies aktualisiert den Status des Systems basierend auf dem Effekt des Anweisungen.
5. Wiederholen: Der Programmzähler wird (normalerweise) inkrementiert und der gesamte Zyklus wiederholt sich mit der nächsten Anweisung. Dieser Fetch-Decode-Execute-Store-Zyklus (oft verkürzt auf f-d-e-s oder ähnlich) setzt sich fort, bis das Programm eine Unterbrechung beendet oder auf eine Unterbrechung stößt.
jenseits des Grundzyklus:
* Speicherverwaltung: Die CPU interagiert mit dem Speicher und verwaltet den Zugriff auf Daten und Anweisungen. Dies beinhaltet den Umgang mit virtuellem Gedächtnis, Caching und potenziell interagierende Interaktion mit verschiedenen Speichercontrollern.
* Eingabe/Ausgabe (E/O): Die CPU interagiert mit peripheren Geräten (Tastatur, Maus, Festplatten, Netzwerkschnittstellen usw.) durch Eingabe-/Ausgangsvorgänge, die häufig Interrupts umfassen, um asynchrone Ereignisse zu verarbeiten.
* Interrupts: Externe Ereignisse oder Ausnahmen (z. B. Teilung durch Null) können den normalen Ausführungsfluss unterbrechen, wodurch die CPU das Ereignis verarbeitet, bevor das Programm wieder aufgenommen wird.
* Parallele Verarbeitung: Moderne CPUs verwenden häufig Techniken wie Pipelining, Multi-Core-Verarbeitung und SIMD (einzelne Anweisungen, mehrere Daten), um mehrere Anweisungen gleichzeitig auszuführen und die Leistung erheblich zu erhöhen.
* Betriebssysteminteraktion: Die CPU interagiert stark mit dem Betriebssystem (OS), das Ressourcen verwaltet, Prozesse plant und Dienste für Anwendungen bereitstellt.
Im Wesentlichen beinhaltet die Verarbeitung eines Computers eine kontinuierliche Schleife mit Anweisungen, entschlüsselt, die zugehörigen Operationen auszuführen und die Ergebnisse zu speichern. Die Komplexität ergibt sich aus dem Zusammenspiel dieser grundlegenden Schritte mit Speicherverwaltung, E/A -Operationen, Interrupt -Handhabung und parallelen Verarbeitungstechniken.
