Die Ausführung eines Programms durch die Komponenten einer CPU ist ein komplexer Prozess, aber hier ist eine vereinfachte Aufschlüsselung:

1. Abrufen:

* Die Steuereinheit (Cu) spielt eine zentrale Rolle. Es holt die nächste Anweisung aus dem Speicher. Die Adresse der Anweisung wird in einem Register mit dem Namen Programmzähler (PC) stattfinden . Die CU sendet diese Adresse an den Speichercontroller.

* Die Anweisung wird dann aus dem Speicher abgerufen und in das Anweisungsregister (IR) platziert .

2. Decodieren:

* Die Steuereinheit (Cu) dekodiert die Anweisung im IR. Dies beinhaltet die Bestimmung, welche Operation durchgeführt werden soll (z. B. Addition, Subtraktion, Verzweigung) und die Identifizierung der Operanden (die Daten, auf die der Betrieb wirkt). Die Anweisung wird in seine Bestandteile (Opcode und Operanden) unterteilt.

3. Ausführen:

* Hier ist die arithmetische Logikeinheit (Alu) kommt ins Spiel. Die ALU führt die durch die Anweisung angegebenen arithmetischen oder logischen Operationen aus. Wenn beispielsweise die Anweisung zwei Zahlen hinzufügen soll, führt die ALU die Ergänzung durch.

* Die Operanden befinden sich möglicherweise in Registern (schneller interner CPU -Speicher) oder im Hauptspeicher (langsamerer externer Speicher). Die CU verwaltet die Datenübertragung zwischen Registern, Speicher und Alu.

4. Speicher:

* Sobald die Alu seinen Betrieb abgeschlossen hat, wird das Ergebnis häufig in einem Register gespeichert oder wieder in den Speicher geschrieben. Die Cu leitet diese Datenübertragung.

5. Wiederholen Sie:

* Der PC wird erhöht, um auf die nächste Anweisung zu verweisen, und der Zyklus beginnt erneut (abrufen, dekodieren, ausführen, speichern). Dieser Zyklus wird fortgesetzt, bis das Programm endet (z. B. ein Stillstandsanweis auftritt).

Beteiligung anderer Komponenten:

* Register: Dies sind Hochgeschwindigkeitsspeicherorte innerhalb der CPU, mit denen Daten und Anweisungen aktiv verarbeitet werden. Es gibt verschiedene Arten von Registern (z. B. Allzweckregister, Akkumulator, Flags).

* Cache: Ein kleiner, schneller Speicher, der als Puffer zwischen der CPU und dem Hauptspeicher fungiert. Es speichert häufig auf Anweisungen und Daten zugegriffen und beschleunigte die Programmausführung.

* Speicherverwaltungseinheit (MMU): Verarbeitet die Übersetzung virtueller Adressen (vom Programm verwendet) in physische Adressen (tatsächliche Standorte im RAM). Dies ist entscheidend für die effiziente Verwaltung des Speichers und zum Schutz des Betriebssystems.

vereinfachte Analogie:

Stellen Sie sich einen Koch (CU) vor, der einem Rezept (Programm) folgt. Das Rezept wird in einem Kochbuch (Speicher) gespeichert. Der Küchenchef liest nach dem Kochbuch jeweils eine Anweisung (FACHS), versteht, was zu tun ist (Dekodieren), führt die Aktion (ausführen) aus und legt das Ergebnis möglicherweise auf einen Teller (Speicher). Der Küchenchef folgt dem Rezept weiter, bis es fertig ist. Die Küchenzähler (Register) und Pantry (Cache) helfen dem Küchenchef, effizienter zu arbeiten.

Dies ist eine vereinfachte Erklärung. Moderne CPUs verwenden hoch entwickelte Techniken wie Pipelining, Ausführung außerhalb der Ordnung und die Superscalarar-Architektur, um die Leistung weiter zu verbessern und mehrere Anweisungen gleichzeitig auszuführen. Die grundlegenden Schritte des Abnehmens, Dekodierens, Ausführens und Speichers bleiben jedoch zentral zum CPU -Betrieb.