Jedes Mal, wenn die CPU etwas ausführt, führt sie einen Grundvorgang aus

Jedes Mal, wenn die CPU eine „Anweisung“ ausführt, schließt sie eine grundlegende Operation oder Beurteilung ab. In der CPU umfasst die Ausführung eines Befehls drei Schritte: Befehlsabruf, Analyse und Ausführung. Daher schließt die Ausführung eines Befehls eine grundlegende Operation oder Beurteilung ab.

Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Windows 7-System, Dell G3-Computer.

CPU führt grundlegende Vorgänge aus, indem es „Anweisungen“ ausführt. Jedes Mal, wenn die CPU des Computers eine „Anweisung“ ausführt, schließt sie eine grundlegende Operation oder Beurteilung ab. In der CPU umfasst die Ausführung einer Anweisung drei Schritte: Abrufen, Analysieren und Ausführen der Anweisung. Daher wird mit der Ausführung einer Anweisung eine grundlegende Operation oder Beurteilung abgeschlossen.

Die Zentraleinheit (CPU) ist eines der Hauptgeräte elektronischer Computer und die Kernkomponente von Computern. Seine Funktion besteht hauptsächlich darin, Computeranweisungen zu interpretieren und Daten in Computersoftware zu verarbeiten. Die CPU ist die Kernkomponente des Computers, die Anweisungen liest, sie dekodiert und ausführt. Die Zentraleinheit besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich dem Controller und der Recheneinheit, zu denen auch der Cache-Speicher und der Daten- und Steuerbus gehören, der die Verbindung zwischen ihnen herstellt. Die drei Kernkomponenten eines elektronischen Computers sind die CPU, der interne Speicher und die Eingabe-/Ausgabegeräte. Die Hauptfunktionen der Zentraleinheit bestehen darin, Anweisungen zu verarbeiten, Operationen auszuführen, die Zeit zu steuern und Daten zu verarbeiten.

In der Computerarchitektur ist die CPU die Kernhardwareeinheit, die alle Hardwareressourcen des Computers (wie Speicher, Eingabe- und Ausgabeeinheiten) steuert und zuweist und allgemeine Vorgänge ausführt. Die CPU ist der Rechen- und Steuerungskern des Computers. Die Operationen aller Softwareschichten im Computersystem werden schließlich über den Befehlssatz auf CPU-Operationen abgebildet.

So funktioniert die CPU

Die Von-Neumann-Architektur ist die Grundlage moderner Computer. Bei dieser Architektur werden Programme und Daten einheitlich gespeichert. Anweisungen und Daten müssen über denselben Speicherplatz abgerufen und über denselben Bus übertragen werden und können nicht überlappend ausgeführt werden. Gemäß dem von Neumann-System ist die Arbeit der CPU in die folgenden fünf Phasen unterteilt: Phase des Befehlsabrufs, Phase der Befehlsdekodierung, Phase der Befehlsausführung, Speicherzugriff und Zurückschreiben der Ergebnisse.

Befehlsabruf (IF, Befehlsabruf) ist der Vorgang des Abrufens eines Befehls aus dem Hauptspeicher in das Befehlsregister. Der Wert im Programmzähler gibt den Speicherort der aktuellen Anweisung im Hauptspeicher an. Wenn eine Anweisung abgerufen wird, wird der Wert im PC automatisch entsprechend der Länge des Anweisungsworts erhöht.

Befehlsdekodierungsphase (ID, Befehlsdekodierung): Nach dem Abrufen des Befehls teilt und interpretiert der Befehlsdecoder den abgerufenen Befehl gemäß dem vorgegebenen Befehlsformat und identifiziert und unterscheidet verschiedene Befehlskategorien und verschiedene Erfassungsmethoden.

Ausführungsanweisungsphase (EX, ausführen), insbesondere die Funktion der Anweisung realisieren. Verschiedene Teile der CPU sind miteinander verbunden, um die erforderlichen Vorgänge auszuführen.

In der Zugriffs- und Zugriffsphase (MEM, Speicher) wird auf den Hauptspeicher zugegriffen und der Operand entsprechend den Befehlsanforderungen gelesen. Die CPU erhält die Adresse des Operanden im Hauptspeicher und liest den Operanden aus dem Hauptspeicher für den Betrieb. Einige Anweisungen erfordern keinen Zugriff auf den Hauptspeicher, daher kann dieser Schritt übersprungen werden.

Ergebnisrückschreibstufe (WB, Write Back), als letzte Stufe „schreibt“ die Ergebnisrückschreibstufe die laufenden Ergebnisdaten der Ausführungsanweisungsstufe in eine Speicherform zurück. Die Ergebnisdaten werden im Allgemeinen in das interne Register der CPU geschrieben, damit nachfolgende Befehle schnell darauf zugreifen können. Viele Befehle ändern auch den Status der Flag-Bits im Programmstatuswortregister. Diese Flag-Bits identifizieren unterschiedliche Operationsergebnisse Wird verwendet, um Programmaktionen zu beeinflussen.

Wenn nach der Ausführung des Befehls und dem Zurückschreiben der Ergebnisdaten keine unerwarteten Ereignisse (z. B. Ergebnisüberlauf usw.) auftreten, erhält der Computer die nächste Befehlsadresse vom Programmzähler und startet einen neuen Zyklus Der Befehlszyklus ruft nacheinander den nächsten Befehl ab.

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